Silikon "sandwich" Dipakai Membuat Baterai Ringan Berkapasitas Tinggi
Kamis, 03 September 2020 -
UNTUK mengejar performa baterai yang lebih baik berarti harus mengeksplorasi material alternatif. Salah satu yang bisa menjanjikan banyak ilmuwan adalah silikon. Tim peneliti di Clemson University telah menemukan desain baru dari bahan itu.
Diyakini akan mengatasi beberapa masalah dengan memasukkan bahan ini ke dalam baterai lithium-ion. Memungkinkan mereka untuk mendemonstrasikan perangkat ringan dan serbaguna yang dapat digunakan untuk memberi daya pada satelit dan pakaian angkasa luar.
Para ilmuwan telah menyelidiki potensi silikon dalam baterai lithium-ion sejak lama. Memakai bahan untuk komponen anoda dan bukan grafit dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan perangkat ini sebanyak 10 kali lipat. Namun ada beberapa masalah yang harus diperbaiki terlebih dahulu.
Dalam skenario ini, silikon tidak menunjukkan ketahanan yang sama seperti grafit. Silikon cenderung mengembang, mengerut, dan pecah menjadi potongan-potongan kecil saat baterai diisi dan dikosongkan. Hal ini menyebabkan kerusakan anoda dan kegagalan baterai.
Baca juga:
Dilansir laman Interesting Engineering, percobaan itu telah menunjukan sejumlah solusi potensial, termasuk membentuk silikon menjadi serat nano. Seperti spons atau nanosfer kecil sebelum mengintegrasikannya ke dalam perangkat.
Penelitian baru dari Clemson University berupaya menopang keandalan silikon dengan bantuan lembaran karbon nanotube yang disebut Buckypaper. Lembaran ini telah digunakan dalam pengembangan pelindung panas pesawat terbang generasi mendatang.
Lembaran-lembaran ini dipasangkan dengan partikel silikon berukuran nano kecil yang menurut tim adalah susunan yang mirip dengan setumpuk kartu, dengan partikel silikon diapit di antara setiap lapisan.
“Lembaran nanotube karbon berdiri sendiri menjaga nanopartikel silikon terhubung secara elektrik satu sama lain,” kata peneliti utama, Shailendra Chiluwal. "Tabung nano ini membentuk struktur tiga dimensi semu. Menahan nanopartikel silikon bersama-sama bahkan setelah 500 siklus, dan mengurangi hambatan listrik yang timbul dari pemecahan partikel nano."
Baca juga:
Keindahan dari pendekatan ini, menurut tim, adalah bahwa meskipun pengisian dan pengosongan baterai menyebabkan partikel silikon pecah, mereka tetap terkunci di dalam sandwich dan dapat menjalankan fungsinya.
Artinya, secara teoritis, baterai yang berfungsi tetapi eksperimental ini memiliki kapasitas yang jauh lebih tinggi. Artinya, energi dapat disimpan dalam sel yang jauh lebih ringan sehingga mengurangi bobot perangkat secara keseluruhan.
Sebagai bonus, penggunaan nanotube menciptakan mekanisme penyangga yang memungkinkan baterai diisi pada empat kali kecepatan iterasi saat ini, menurut para ilmuwan. Baterai ringan dan cepat pengisian dengan kapasitas tinggi ini dapat menemukan banyak kegunaan, termasuk kendaraan listrik. Namun untuk angkasa luar adalah area di mana tim melihat potensi nyata, dengan sebagian pendanaan untuk proyek tersebut berasal dari NASA.
“Sebagian besar satelit mendapatkan kekuatannya dari Matahari. Namun satelit harus bisa menyimpan energi saat berada di bayangan bumi. Kami harus membuat baterainya seringan mungkin, karena semakin berat satelit, biaya misinya semakin banyak,” ungkap salah satu peneliti, Ramakrishna Podila.
Kemungkinan lain termasuk sistem tenaga untuk pakaian angkasa luar dan penjelajah Mars. Mereka sekarang bekerja dengan mitra industri dengan tujuan untuk membawa teknologi ini keluar dari lab dan ke dunia nyata. (lgi)
Baca juga:
