HONG KONG SAR – Media OutReach – Tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Dennis Y.C. Leung dari Departemen Teknik Mesin Universitas Hong Kong (HKU) telah mencapai terobosan besar dalam teknologi baterai dengan pengembangan baterai magnesium-ion (Mg-ion) quasi-solid-state (Mg-ion) berkinerja tinggi. Desain inovatif ini menawarkan alternatif yang berkelanjutan, aman, dan berdensitas energi tinggi untuk baterai lithium-ion konvensional, mengatasi keterbatasan kelangkaan material dan masalah keamanan.
Baru-baru ini ditampilkan di Science Advances dengan judul “Baterai magnesium-ion generasi berikutnya: Pendekatan quasi-solid-state untuk penyimpanan ion logam multivalen”, baterai Mg-ion yang baru ini memiliki potensi untuk merevolusi industri. “Ini adalah perkembangan yang mengubah permainan,” kata Profesor Leung.
Dalam beberapa tahun terakhir, baterai Mg-ion telah muncul sebagai solusi potensial mengingat keterbatasan baterai lithium-ion. Namun, jalan untuk mengembangkan baterai Mg-ion yang efisien penuh dengan tantangan, termasuk kebutuhan untuk mengatasi jendela elektrokimia yang sempit dalam sistem berair atau berbasis air, dan konduktivitas ionik yang buruk dalam sistem non-air.
Untuk mengatasi kendala ini, tim Profesor Leung mengembangkan baterai Mg-ion air-garam dengan tegangan operasi di atas 2 V. Namun, baterai ini masih tertinggal dari baterai non-air karena dominasi proton atas penyimpanan Mg-ion di katoda.
“Ion hidrogen, atau proton, lebih kecil dan lebih ringan dibandingkan dengan ion logam. Karena ukurannya, proton dapat dengan mudah masuk ke dalam struktur katoda baterai. Namun, hal ini menimbulkan masalah karena proton dan ion Mg bersaing untuk mendapatkan ruang, yang sangat membatasi berapa banyak energi yang dapat disimpan baterai dan berapa lama baterai tersebut dapat bertahan,” kata Sarah Leong, seorang mahasiswa PhD dalam tim Profesor Leung dan penulis pertama studi tersebut.
Namun, upaya tak kenal lelah dari tim akhirnya membuahkan hasil, dengan diperkenalkannya baterai quasi-solid-state magnesium-ion (QSMB), desain baterai inovatif yang menggunakan elektrolit yang disempurnakan dengan polimer untuk mengontrol persaingan antara proton dan ion logam.
QSMB menawarkan dataran tinggi tegangan yang mengesankan pada 2,4 V dan kepadatan energi 264 W-h kg-¹, melampaui kinerja baterai Mg-ion saat ini dan hampir menyamai kinerja baterai Li-ion.
“Baterai magnesium-ion quasi-solid-state kami menggabungkan yang terbaik dari kedua dunia, menawarkan tegangan tinggi dari sistem non-air dan keamanan serta keefektifan biaya dari sistem air. Ini merupakan langkah maju yang besar dalam pengembangan baterai magnesium-ion berkinerja tinggi,” tegas Profesor Leung.
Untuk menguji QSMB, tim peneliti melakukan uji coba bersepeda yang ekstensif, dengan hasil yang menakjubkan. Bahkan dalam kondisi ekstrem suhu di bawah nol derajat Celcius (-22°C), QSMB mempertahankan 90% kapasitasnya yang mengesankan setelah 900 siklus. Baterai ini juga tidak mudah terbakar dan tahan terhadap tekanan lebih dari 40 tekanan atmosfer. Tingkat daya tahan dan performa ini membuat QSMB menjadi kandidat yang menjanjikan untuk elektronik konsumen, bahkan di iklim yang lebih dingin.
Dr Wending Pan, Asisten Profesor Riset dalam tim Profesor Leung, percaya bahwa teknologi QSMB memiliki potensi untuk mengubah lanskap penyimpanan energi dan memberi daya pada dunia kita secara berkelanjutan.
“Strategi pengembangan elektrolit canggih yang disajikan dalam penelitian kami memiliki potensi lebih dari sekadar baterai magnesium-ion, tetapi juga untuk baterai ion logam multivalen lainnya, seperti baterai zinc-ion dan aluminium-ion. Kami percaya bahwa penelitian ini akan membuka jalan bagi solusi penyimpanan energi generasi berikutnya yang tidak hanya efisien tetapi juga ramah lingkungan,” tutupnya.
Link ke makalah: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1181
Recent Comments