Language
Country/Area
No result found
Misteri baterai lithium-udara: Mengapa mereka dipuji sebagai bintang masa depan kendaraan listrik?
Seiring dengan meningkatnya permintaan kendaraan listrik dan energi terbarukan, baterai lithium-air (Li-air) dengan cepat menjadi fokus industri karena kepadatan energinya yang secara teoritis tinggi. Baterai lithium-air adalah sel elektrokimia logam-udara yang menghasilkan arus listrik melalui oksidasi lithium di anoda dan reduksi oksigen di katoda. Baterai, yang menggunakan lithium untuk bereaksi dengan oksigen dari lingkungan, dikatakan memiliki potensi untuk memiliki kepadatan energi yang sebanding dengan bensin dalam mesin pembakaran internal.
Secara teoritis, kepadatan energi baterai lithium-air dapat mencapai sekitar 40,1 MJ/kg, atau 11,14 kWh/kg, yang memberinya potensi yang tak tertandingi untuk digunakan dalam kendaraan listrik.
Menurut penelitian yang ada, kepadatan energi aktual baterai lithium-air juga cukup mengesankan, berkisar sekitar 6,12 MJ/kg (1,7 kWh/kg). Data ini jauh melampaui baterai litium-ion komersial saat ini dan secara teoritis dapat mendukung kendaraan listrik dengan berat hingga 2.000 kg untuk menempuh jarak sekitar 500 kilometer. Namun, untuk mencapai komersialisasi, baterai litium-udara masih perlu mengatasi tantangan besar seperti daya praktis dan siklus hidup.
Sejarah
Konsep baterai litium-udara pertama kali muncul pada tahun 1970-an, ketika baterai tersebut terutama dilihat sebagai sumber daya baterai yang potensial untuk kendaraan listrik dan hibrida. Meskipun demikian, tantangan teknologi membuat konsep tersebut terbengkalai selama beberapa dekade, tetapi kemajuan dalam ilmu material menyebabkan kebangkitan kembali minat terhadap teknologi tersebut pada tahun 2000-an.
Meskipun kemajuan teknologi dalam baterai litium-udara sangat mengesankan, tantangan seperti waktu pengisian baterai, sensitivitas kelembapan, dan konduktivitas material Li2O2 yang buruk tetap menjadi hambatan signifikan terhadap komersialisasi.
Desain dan Pengoperasian
Baterai litium-udara biasanya terdiri dari anoda, katoda, dan elektrolit. Selama pengosongan, ion litium bergerak di antara anoda dan katoda melalui elektrolit, dan elektron bergerak melalui sirkuit eksternal untuk melakukan pekerjaan listrik. Selama pengisian daya, logam litium diendapkan pada anoda dan oksigen dilepaskan di katoda.
Anoda
Dibandingkan dengan bahan logam lainnya, logam litium merupakan pilihan anoda utama dalam baterai litium-udara. Kapasitas spesifik anoda litium yang tinggi (3.840 mAh/g) saat kondisinya baik tidak diragukan lagi merupakan salah satu keunggulannya, tetapi baterai ini juga menghadapi tantangan seperti reaksi antara logam litium dan elektrolit serta risiko dendrit litium, yang dapat mengurangi Kinerja dan masa pakai baterai.
Saat ini, banyak pihak berupaya mengatasi dampak negatif litium dendritik ini melalui bahan elektrolit baru atau desain antarmuka yang lebih baik.
Katoda
Penggasan katoda merupakan salah satu teknologi inti baterai litium-udara, dan reaksi reduksi oksigen sangat penting bagi efisiensi baterai. Studi tersebut menunjukkan bahwa katalis logam terkoordinasi karbon mesopori dapat secara efektif meningkatkan kinetika reduksi dan kinerja kapasitas spesifik katoda, yang memungkinkannya memberikan kinerja yang lebih baik dalam aplikasi praktis.
Keragaman Elektrolit
Saat ini, terdapat empat jalur utama untuk desain elektrolit baterai litium-udara: elektrolit asam berair, elektrolit alkali berair, elektrolit proton non-air, dan elektrolit anaqueous. Setiap elektrolit memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Misalnya, elektrolit berair dapat menghindari penyumbatan katode, tetapi reaksi logam litium terhadap air akan menimbulkan risiko keselamatan baru.
Desain elektrolit berair-anaqueous hibrida berupaya menggabungkan keunggulan keduanya untuk menciptakan baterai litium-udara yang lebih aman dan lebih efisien.
Prospek dan Tantangan Masa Depan
Selain masalah teknis, tantangan yang dihadapi baterai litium-udara meliputi keandalan, ekonomi, dan penerimaan pasar. Karena permintaan baterai dengan kepadatan energi yang lebih tinggi terus meningkat, komunitas penelitian ilmiah dan perusahaan terkait bekerja keras untuk memecahkan masalah ini. \
KesimpulanPotensi teoritis dan prospek aplikasi praktis baterai litium-udara menarik, tetapi banyak hambatan teknis dan pasar masih perlu diatasi agar baterai tersebut berhasil di pasar kendaraan listrik. Apakah baterai litium-udara dapat menjadi pilihan utama untuk kendaraan listrik di masa depan, dan bagaimana mewujudkan cita-cita ini, masih perlu waktu untuk dibuktikan.
