Para peneliti di Universitas Michigan telah mengambil jalan keluar dari batasan standar lithium-ion. Mereka menciptakan membran baru menggunakan Kevlar daur ulang. Tujuannya? Untuk membuka potensi baterai lithium-sulfur. Ini bukan sekedar perbaikan bertahap. Pengaturan baru ini memungkinkan baterai ini beroperasi selama lebih dari 1.000 siklus tanpa penurunan kinerja. Itu kira-kira merupakan penggunaan selama satu dekade bagi rata-rata pengemudi kendaraan listrik.
Dan Kevlar yang terlibat adalah jenis yang sama yang ditemukan pada rompi antipeluru.
Ini bukan sekedar daur ulang demi keberlanjutan. Ini adalah terobosan struktural. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan menduga sel litium-sulfur adalah cawan suci dalam hal kepadatan energi. Masalahnya selalu pada daya tahan. Baterai ini cenderung mati muda. Membran baru mengubah persamaan itu sepenuhnya. Ini juga menangani suhu ekstrim. Di dunia nyata, hal ini berarti keandalan ketika cuaca sangat dingin atau panas.
Mengapa Sulfur Mengalahkan Cobalt di Atas Kertas
Pergeseran ke arah litium-sulfur tidak terjadi secara acak. Hal ini didorong oleh realitas rantai pasokan. Baterai litium-ion sangat bergantung pada kobalt. Kobalt itu mahal. Itu langka. Dan penambangannya mempunyai beban etika dan lingkungan yang signifikan.
Belerang berbeda. Itu berlimpah. Itu murah. Ini adalah produk sampingan dari penyulingan minyak bumi. Menggunakannya tidak menciptakan ketergantungan penambangan baru. Namun belerang memiliki sejarah menyebabkan ketidakstabilan kimia baterai. Ini larut ke dalam elektrolit, membunuh baterai dengan cepat.
Tim Universitas Michigan memecahkan masalah ini dengan serat nano aramid. Mereka mengambil Kevlar daur ulang dan memutarnya menjadi jaringan nanofiber. Jaringan ini bertindak sebagai penghalang. Ini menghentikan belerang yang menyebabkan kekacauan di dalam sel. Hasilnya adalah baterai yang tetap menjaga kapasitas dan ketahanannya. Itu tidak mengorbankan keamanan demi umur panjang.
Teknologi ini juga berfungsi pada sel lithium-ion. Namun para peneliti fokus pada litium-belerang. Di atas kertas, spesifikasi tersebut lebih unggul. Kepadatan energi yang lebih tinggi. Potensi umur yang lebih panjang. Biaya bahan lebih rendah.
Umur Sepuluh Tahun
Seribu siklus pengisian daya. Itulah patokan yang dicapai oleh membran baru. Sebagian besar baterai EV saat ini memiliki tingkat siklus yang lebih sedikit sebelum terjadi kehilangan kapasitas yang signifikan. Jika Anda mengendarai mobil listrik setiap hari dan mengisi dayanya sekali sehari, Anda akan memiliki sekitar tiga tahun kepemilikan sebelum penurunan daya baterai menjadi nyata. Teknologi baru ini mendorong jangka waktunya menjadi sepuluh tahun.
Ini adalah perubahan besar dalam model kepemilikan. Anda tidak lagi menyewakan masa pakai baterai. Anda memilikinya.
Temuan ini dipublikasikan di Nature Communications. Tim juga telah mendapatkan hak paten atas penemuan tersebut. Hal ini mengubahnya dari keingintahuan laboratorium menjadi produk yang layak secara komersial. Kami tidak berbicara tentang prototipe yang tersangkut di laci. Kita berbicara tentang komponen yang diproduksi.
Implikasinya di Dunia Nyata
Baterai lithium-ion saat ini bagus. Mereka dapat diandalkan. Mereka bekerja. Namun mereka mencapai batas fisik dalam kepadatan energi. Kita tidak bisa menambahkan lebih banyak litium begitu saja tanpa menimbulkan risiko termal atau beban berat.
Lithium-sulfur menawarkan jalan keluar. Ini menyimpan lebih banyak energi per kilogram. Itu berarti mobil lebih ringan. Jangkauan lebih panjang. Satu-satunya kendala adalah siklus hidup. Membran Kevlar yang didaur ulang menghilangkan rintangan tersebut.
Masih ada pekerjaan yang harus dilakukan
