Language
Country/Area
No result found
Masa depan nanobaterai: Mengapa nanokabel silikon dapat menjadi bintang baru dalam baterai?
Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan teknologi nanobaterai terus berjalan seiring dengan pesatnya pertumbuhan permintaan global akan solusi penyimpanan energi, terutama dengan munculnya kendaraan listrik dan energi terbarukan. Nanobaterai menggunakan kawat nano untuk meningkatkan luas permukaan elektroda baterai, sebuah desain yang secara signifikan meningkatkan kapasitas baterai. Meskipun varian silikon, tantalum, dan oksida logam transisi dari baterai lithium-ion telah diusulkan, namun belum dikomersialkan.
Baterai baru ini memiliki fitur pengganti elektroda negatif grafit tradisional dan dapat secara signifikan meningkatkan kinerja baterai.
Silikon: Kesayangan baru baterai
Bahan silikon sangat dihargai karena tegangan pelepasannya dan kapasitas pengisian teoritis yang sangat tinggi, dan mungkin menjadi pilihan ideal untuk elektroda negatif baterai lithium di masa mendatang. Menurut penelitian, kapasitas teoritis silikon hampir sepuluh kali lebih tinggi daripada anoda grafit standar yang saat ini digunakan dalam industri. Format nanowire membantu meningkatkan sifat-sifat ini lebih jauh karena meningkatkan luas permukaan yang bersentuhan dengan elektrolit, sehingga meningkatkan kepadatan daya dan memungkinkan pengisian dan pengosongan yang lebih cepat.
Meskipun silikon dapat mengembang hingga 400 persen selama pengisian dan akhirnya mengendap, desain nanowire dapat secara efektif mengurangi kelemahan ini.
Kerusakan nanowire silikon terutama disebabkan oleh perubahan volume selama proses pengisian, yang menyebabkan terbentuknya retakan dan akhirnya bermanifestasi sebagai hilangnya kapasitas. Namun, diameter kecil nanowire secara efektif mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh ekspansi ini, yang memungkinkannya berfungsi sebagai saluran langsung untuk pengangkutan muatan saat terhubung ke kolektor arus, dibandingkan dengan pergerakan partikel demi partikel yang diperlukan untuk elektroda berbasis partikel. Efisiensi pengangkutan sangat ditingkatkan.
Potensi Germanium
Keuntungan lain dari nanowire ium Jerman adalah kapasitas teoritisnya yang tinggi dan kinerja yang sangat baik dalam proses penyisipan litium. Meskipun tantalum juga mengembang dan terurai saat diisi daya, ia dapat memasukkan litium 400 kali lebih efisien daripada silikon, menjadikannya bahan elektroda negatif yang lebih menarik. Dikatakan bahwa nanokabel ium Jerman masih dapat mempertahankan kapasitas 900 mAh/g setelah 1.100 siklus pengisian dan pengosongan daya.
Aplikasi oksida logam transisi
Oksida logam transisi (TMO) seperti Cr2O3, Fe2O3, dll. memiliki banyak keunggulan dibandingkan bahan baterai tradisional, dan merupakan pilihan yang ramah lingkungan dan tidak beracun. Kapasitas energi teoritis yang tinggi dari bahan-bahan ini menjadikannya kandidat untuk baterai ion litium. Penelitian telah menunjukkan bahwa nanokabel yang dibuat menggunakan TMO memiliki potensi besar sebagai elektroda baterai, dan eksperimen telah menunjukkan bahwa mereka dapat memberikan keluaran daya yang stabil dan siklus hidup yang panjang.
Misalnya, penelitian terbaru menggunakan nanokabel PbO2 telah menunjukkan bahwa ia dapat mempertahankan kapasitas stabil sebesar 190 mAh/g setelah 1.000 siklus pengisian dan pengosongan daya, yang menunjukkan bahwa material tersebut berpotensi menjadi pengganti yang sangat baik untuk baterai timbal-asam.
Inovasi dalam nanokabel emas
Pada tahun 2016, tim peneliti di University of California, Irvine mengumumkan material nanokabel baru yang dapat bertahan lebih dari 200.000 siklus pengisian daya tanpa kerusakan fisik apa pun. Munculnya teknologi ini diharapkan dapat mendorong pengembangan baterai yang tahan lama, sehingga baterai pada banyak produk elektronik tidak perlu lagi diganti.
Melihat ke masa depan
Meskipun banyak jenis nanobaterai telah menunjukkan kinerja yang sangat baik, mereka masih menghadapi tantangan seperti kerapuhan dan stabilitas material. Seiring dengan semakin mendalamnya penelitian, nanobattery dapat dikomersialkan di masa mendatang dan sepenuhnya mengubah pemahaman kita tentang teknologi baterai. Kini, seiring dengan semakin matangnya teknologi nanobattery, kita harus memikirkan sebuah pertanyaan: Dapatkah nanobattery menjadi pilihan utama dalam solusi penyimpanan energi di masa mendatang?
