Merevolusi Energi Terbarukan: Para Ilmuwan Mengembangkan Baterai Baru Berbiaya Rendah Dengan Lebih dari 8000 Kegunaan

Baterai seng-lignin baru ini stabil karena dapat digunakan lebih dari 8000 siklus dengan tetap mempertahankan sekitar 80% kinerjanya. Penghalang yang dikembangkan oleh para peneliti memang kecil namun teknologinya dapat diperluas. Kredit: Thor Balkhed

Para peneliti di Universitas Linköping di Swedia telah mengembangkan baterai yang terbuat dari seng dan lignin yang dapat diisi ulang lebih dari 8.000 kali. Inovasi ini bertujuan untuk menawarkan alternatif baterai yang terjangkau dan ramah lingkungan, terutama bagi daerah dengan akses listrik terbatas. Temuannya dirinci dalam jurnal Energi & Bahan Lingkungan.

“Panel surya kini menjadi relatif murah, dan banyak orang di negara-negara berpendapatan rendah telah mengadopsinya. Namun, di dekat garis khatulistiwa, matahari terbenam sekitar pukul 18.00, menyebabkan rumah tangga dan tempat usaha tidak mendapatkan aliran listrik. Harapannya adalah bahwa teknologi baterai ini, bahkan dengan kinerja yang lebih rendah dibandingkan baterai Li-ion yang mahal, pada akhirnya akan menawarkan solusi untuk situasi ini,” kata Reverant Crispin, profesor elektronik organik di Universitas Linköping.

Kemajuan dalam Bahan Baterai

Kelompok penelitiannya di Laboratorium Elektronik Organik, bersama dengan peneliti di Universitas Karlstad dan Chalmers, telah mengembangkan baterai berbahan dasar seng dan lignin, dua bahan yang hemat biaya dan ramah lingkungan. Dalam hal kepadatan energi, ini sebanding dengan timbal-asam baterai tetapi tanpa timbal, yang beracun.

Peneliti Reverant Crispin dan Ziyauddin Khan di Laboratorium Elektronika Organik. Kredit: Thor Balkhed

Baterainya stabil karena dapat digunakan lebih dari 8000 siklus dengan tetap mempertahankan sekitar 80% kinerjanya. Selain itu, baterai dapat mempertahankan dayanya selama kurang lebih satu minggu, jauh lebih lama dibandingkan baterai berbasis seng serupa lainnya yang dapat habis dayanya hanya dalam beberapa jam.

Meskipun baterai berbasis seng sudah ada di pasaran, terutama sebagai baterai yang tidak dapat diisi ulang, baterai tersebut diperkirakan akan melengkapi dan, dalam beberapa kasus, menggantikan baterai lithium-ion dalam jangka panjang ketika fitur isi ulang diperkenalkan dengan benar.

Efektivitas Biaya dan Daur Ulang

“Meskipun baterai lithium-ion berguna jika ditangani dengan benar, baterai tersebut dapat bersifat eksplosif, sulit didaur ulang, dan menimbulkan masalah dalam kaitannya dengan masalah lingkungan dan hak asasi manusia ketika unsur-unsur tertentu seperti kobalt diekstraksi. Oleh karena itu, baterai berkelanjutan kami menawarkan alternatif yang menjanjikan ketika kepadatan energi tidak terlalu penting,” kata Ziyauddin Khan, peneliti di Laboratorium Elektronik Organik di LiU.

Masalah utama dengan baterai seng adalah daya tahannya yang buruk karena seng bereaksi dengan air dalam larutan elektrolit baterai. Reaksi ini menyebabkan terbentuknya fuel hidrogen dan pertumbuhan dendritik seng, sehingga baterai tidak dapat digunakan.

Untuk menstabilkan seng, digunakan zat yang disebut elektrolit air dalam garam polimer (WiPSE) berbasis kalium poliakrilat. Apa yang kini ditunjukkan oleh para peneliti di Linköping adalah ketika WiPSE digunakan dalam baterai yang mengandung seng dan lignin, stabilitasnya sangat tinggi.

“Baik seng maupun lignin harganya sangat murah, dan baterainya mudah didaur ulang. Dan jika Anda menghitung biaya per siklus penggunaan, baterai ini menjadi sangat murah dibandingkan baterai lithium-ion,” kata Ziyauddin Khan.

Saat ini, baterai yang dikembangkan di laboratorium berukuran kecil. Namun, para peneliti yakin bahwa mereka dapat membuat baterai berukuran besar, kira-kira seukuran aki mobil, berkat banyaknya lignin dan seng dengan biaya rendah. Namun, produksi massal membutuhkan keterlibatan perusahaan.

Reverant Crispin menegaskan bahwa posisi Swedia sebagai negara inovatif memungkinkannya membantu negara lain dalam mengadopsi alternatif yang lebih berkelanjutan.

“Kita dapat melihatnya sebagai tugas kita untuk membantu negara-negara berpenghasilan rendah agar tidak melakukan kesalahan yang sama seperti yang kita lakukan. Ketika mereka membangun infrastruktur, mereka harus segera memulai dengan teknologi ramah lingkungan. Jika teknologi yang tidak ramah lingkungan diterapkan, maka hal tersebut akan digunakan oleh miliaran orang, sehingga menyebabkan bencana iklim,” kata Reverant Crispin.

Referensi: “Elektrolit Garam Air dalam Polimer untuk Baterai Seng-Lignin Berair yang Dapat Diisi Ulang dan Tahan Lama” oleh Divyaratan Kumar, Leandro R. Franco, Nicole Abdou, Rui Shu, Anna Martinelli, C. Moyses Araujo, Johannes Gladisch, Viktor Gueskine, Yang Terhormat Crispin dan Ziyauddin Khan, 07 Mei 2024, Energi & Bahan Lingkungan.
DOI: 10.1002/eem2.12752

Pendanaan: Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Wallenberg Wooden Science Middle, Vetenskapsrådet, Stiftelsen Åforsk, space penelitian strategis pemerintah Swedia pada materials fungsional lanjutan (AFM) di Universitas Linköping, Vinnova