Berita/Artikel Litbang Share Information - berita/artikel terkait litbang industri

Generasi Terbaru Baterai Smartphone

0 Comments
897
28 Nov 2016

Sebuah prototipe dari baterai lithium-sulfur - yang memiliki lima kali kepadatan energi dari baterai lithium-ion – diharapkan bisa mengatasi salah satu hambatan utama pengembangan baterai komersial dengan meniru struktur sel yang memungkinkan untuk menyerap energi.

Para peneliti telah mengembangkan prototipe dari generasi lithium-sulfur baterai yang terinspirasi dari sel-sel yang melapisi usus manusia. Baterai diharapkan memiliki lima kali kepadatan energi dari baterai lithium-ion yang digunakan di smartphone dan elektronik lainnya.

Para peneliti dari Universitas Cambridge, membuat desain baru untuk mengatasi salah satu masalah teknis utama yang menghambat perkembangan komersial baterai lithium-sulfur, yaitu mencegah degradasi baterai yang disebabkan oleh hilangnya material di dalamnya.

Bekerja sama dengan peneliti di Institue Teknologi Beijing, para peneliti Cambridge dipimpin Dr Vasant Kumar di Departemen Ilmu Material dan Metalurgi mengembangkan dan menguji bahan berstruktur nano ringan yang menyerupai vili, serupa tonjolan jari yang melapisi usus kecil. Dalam tubuh manusia, villi berfungi untuk menyerap hasil proses pencernaan dan meningkatkan luas permukaan saat proses ini berlangsung.

Pada baterai lithium-sulfur, lapisan bahan dengan struktur seperti vili, terbuat dari kawat kecil ZnO, ditempatkan pada permukaan satu elektroda baterai. Material ini akan menangkap fragmen bahan aktif ketika saat terputus, menjaganya dapat diakses secara elektrokimia dan bisa digunakan kembali.

"Lapisan ini adalah hal kecil, , tetapi penting," menurut Dr Paul Coxon dari Cambridge Departemen Ilmu Material dan Metalurgi. "Ini membuat kita jauh melampaui hambatan yang mencegah pengembangan baterai lebih baik."

Sebuah baterai lithium-ion yang khas terbuat dari tiga komponen yang terpisah: anoda (elektroda negatif), katoda (elektroda positif) dan elektrolit di tengah. Bahan yang paling umum untuk anoda dan katoda adalah grafit dan Li-CoO masing-masing, keduanya memiliki struktur berlapis. ion lithium bermuatan positif bergerak bolak-balik dari katoda, melalui elektrolit dan ke anoda.

Struktur kristal dari bahan elektroda menentukan berapa banyak energi dapat diperas ke baterai. Misalnya, karena struktur atom karbon, setiap atom karbon dapat mengambil enam ion lithium, membatasi kapasitas maksimum baterai.

Sulphur dan lithium bereaksi berbeda, melalui mekanisme transfer multi-elektron yang berarti bahwa unsur sulfur dapat menawarkan kapasitas jauh lebih tinggi secara teoritis, menghasilkan baterai lithium-sulfur dengan kepadatan energi yang jauh lebih tinggi. Namun, ketika baterai tidak diiisi, lithium dan belerang berinteraksi dan cincin molekul sulfur berubah menjadi struktur seperti rantai, dikenal sebagai poli-sulfida. Saat baterai mengalami beberapa siklus charge-discharge, hanya sedikit dari poli-sulfida dapat masuk ke elektrolit, sehingga dari waktu ke waktu baterai secara bertahap kehilangan bahan aktif.

Para peneliti Cambridge telah menciptakan lapisan fungsional yang terletak di atas katoda dan bahan aktif untuk kerangka konduktif sehingga bahan aktif dapat digunakan kembali. Lapisan ini terdiri dari kawat nano ZnO satu dimensi tumbuh di rangka. Konsep ini diuji coba menggunakan busa nikel sebagai penyangga. Setelah hasil yang sukses, busa digantikan oleh serat karbon ringan untuk mengurangi berat baterai keseluruhan.

"Mengubah dari busa nikel kaku dengan serat karbon fleksibel membuat lapisan meniru cara kerja usus kecil lebih jauh" menurut Dr Yingjun Liu.

Lapisan fungsional ini, menyerupai villi usus, memiliki luas permukaan yang sangat tinggi. Materi yang memiliki ikatan kimia poli-sulfida sangat kuat, yang memungkinkan bahan aktif bisa digunakan lebih lama dan meningkatkan umur baterai.

"Ini adalah pertama kalinya lapisan kimia fungsional dengan arsitektur nano terorganisir telah diusulkan untuk menangkap dan menggunakan kembali bahan aktif yang terlarut selama pengisian daya baterai dan pemakaian," menurut Teng Zhao, seorang mahasiswa PhD dari Departemen Material Science & Metalurgi. "Dengan mengambil inspirasi dari alam, kita mampu untuk datang dengan solusi yang kami harap akan mempercepat pengembangan baterai generasi."

Untuk saat ini, perangkat adalah bukti prinsip, sehingga komersial yang tersedia baterai lithium-sulfur masih ada beberapa tahun lagi. Selain itu, sementara jumlah kali baterai dapat diisi dan dikosongkan telah diperbaiki, itu masih belum mampu melewati banyak siklus pengisian sebagai baterai lithium-ion. Namun, karena baterai lithium-sulfur tidak perlu dikenakan sesering baterai lithium-ion, mungkin kasus bahwa peningkatan kepadatan energi membatalkan jumlah total yang lebih rendah dari siklus charge-discharge.

"Ini adalah cara untuk menyelesaikan salah satu masalah aneh yang mempengaruhi kita semua," kata Coxon. "Kita semua terikat pada perangkat elektronik - pada akhirnya, kami hanya mencoba untuk membuat perangkat tersebut bekerja lebih baik, mudah-mudahan membuat hidup kita sedikit lebih baik."

Sumber : http://www.cam.ac.uk/research/news/next-generation-smartphone-battery-inspired-by-the-gut

0.0
Last Modified: Kamis 09 Maret 2017 14:03
Related Articles: Kemenperin Kembangkan Arang Bambu Jadi Komponen Baterai Kemenperin Gandeng Universitas Jepang Kembangkan Energi Terbarukan Baterai Lokal Berpotensi Tekan Impor Baterai Litium-Ion Jadi Industri Strategis
Generasi Terbaru Baterai Smartphone

No Comments Yet...

Leave a reply

Your email address will not be published.