Tim Peneliti Cina Meramu Baterai yang Tahan Pakai 300 Tahun

TIM peneliti di Cina telah merintis formula baru 'baterai air'. Baterai ini diklaim bisa memiliki umur 10 kali lebih panjang daripada baterai terbaik yang ada saat ini. Lebih dari itu, baterai air ini bisa memiliki umur yang demikian panjang tanpa terdegradasi dan baterai bisa dibuang secara aman di lingkungan.

Dikutip dari Livescience, tim penelitinya menggunakan metode Polimer Organik Kovalen tersintetis (COPs): hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin. Molekul organik yang sangat kuat ini, seperti nitrogen dan karbon, terikat bersama dalam sebuah struktur yang ketat dengan bukaan yang jelas dan digunakan sebagai anoda untuk ion-ion magnesium dan kalsium.

Polimer organik umumnya memiliki kegunaan sedikit saja karena berumur pendek; mereka terurai (korosi) dengan cepat dalam elektrolit berbasis air yang ditemukan dalam jenis baterai ini, yang bisa bersifat asam ekstrem atau alkalin ekstrem. Dalam kasus yang ekstrem, efek yang dikenal sebagai dekomposisi elektrolit tersebut mungkin untuk menyebabkan ledakan.

Elektrolit dengan pH sangat rendah ini penting untuk memindahkan ion-ion di antara anoda dan katoda. Itulah kenapa baterai air tidak mudah terbakar dan menjadi alternatif yang lebih murah daripada baterai konvensional.

Dalam hasil studi yang diterbitkan di jurnal Nature Communications pada 18 Februari lalu, tim peneliti di Cina menemukan sebuah senyawa spesifik (hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin) yang mengombinasikan karbonil ber-kerapatan tinggi--yang ideal untuk menarik ion-ion positif--dengan sebuah molekul tetraaminodibenzo-p-dioxin. Molekul yang rigid itu menjaga senyawa hexaketone dalam struktur flat mirip bentuk sarang lebah (honeycomb).

Polimer Organik Kovalen temuan para peneliti gabungan antara lain dari Departemen Ilmu dan Teknik Material di City University of Hong Kong, Laboratorium Energi Baru dan Material Fungsional Baru Yan'an University, dan Laboratorium Material Danau Songshan di Guangdong ini bisa menunjukkan performa baik dalam elektrolit dengan derajat keasaman netral atau pH 7,0. "Elektrolit ini ramah lingkungan dan bahkan dapat digunakan sebagai cairan perendam dalam produksi tahu," bunyi bagian dari hasil studi itu memberi ilustrasi.

Elektrolit netral yang digunakan dalam riset ini mendorong ion-ion ke efisiensi tinggi. Dikombinasikan dengan  struktur yang diatur secara hati-hati, tanpa membuat korosi COPs.

Para penelitinya mengatakan kalau polimer ini mampu melakukan 120 ribu siklus charge--lebih dari 10 kali lipat umur baterai ion litium pada umumnya, menurut data dari Energy Sustainability Directory. Baterai dalam grid bisa menyelesaikan rata-rata 1,1 siklus per hari pada 2024 lalu. Pada laju itu, baterai air bisa bertahan kira-kira 300 tahun sebelum perlu ada penggantian.

Para penelitinya juga menyatakan elektrolit yang digunakan ramah lingkungan karena tidak beracun dan bisa dibuang langsung. Sifat ini melengkapi kelebihan lainnya yang non flammable dan murah.

Tapi bukan berarti tidak ada kelemahannya. Baterai air tidak menyimpan energi yang sama besarnya dengan baterai Li-ion atau sodium-ion (Na-ion). Penyebabnya, elektroda berbasis air membatasi tegangan maksimum. Antisipasi yang dilakukan biasanya dengan membangun sistem penyimpanan baterai air yang lebih besar.