Peneliti Tiongkok telah membuat lompatan signifikan dalam teknologi baterai lithium, mencapai kepadatan energi 700 watt-jam per kilogram (Wh/kg). Terobosan ini mengatasi keterbatasan yang sudah berlangsung lama dalam kimia elektrolit, dan berpotensi mengubah lanskap penyimpanan energi untuk kendaraan listrik, ruang angkasa, dan aplikasi cuaca dingin.
Mengatasi Keterbatasan yang Ada
Baterai litium-ion tradisional mengandalkan pelarut ester karbonat untuk melarutkan garam litium. Meskipun efektif, pelarut ini mempunyai kekurangan: pelarut ini memerlukan volume yang besar, menghambat peningkatan kepadatan energi lebih lanjut, dan interaksi kuatnya dengan ion litium memperlambat transfer muatan, terutama di lingkungan dingin (yang kinerjanya turun di bawah -50°C).
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti – yang dipimpin oleh Profesor Zhao Qing (Universitas Nankai), Akademisi Chen Jun, dan Peneliti Li Yong (Institut Sumber Daya Luar Angkasa Shanghai) – merekayasa kelas elektrolit baru menggunakan pelarut hidrokarbon berfluorinasi. Pelarut ini memungkinkan pelarutan garam litium yang lebih efisien dengan keterbasahan yang lebih baik, sehingga mengurangi keseluruhan volume elektrolit yang dibutuhkan. Interaksi yang lebih lemah antara litium dan fluor juga mempercepat transfer muatan, bahkan pada suhu yang sangat rendah.
Temuan dan Kinerja Utama
Baterai lithium yang baru dikembangkan mencapai 700 Wh/kg pada suhu kamar, peningkatan substansial dibandingkan penawaran komersial saat ini. Yang terpenting, baterai ini mempertahankan kinerja hampir 400 Wh/kg pada suhu -50°C, memecahkan tantangan operasional besar bagi baterai yang digunakan di iklim ekstrem.
Menurut Profesor Zhao Qing, inovasi ini berpusat pada manipulasi kerapatan elektron fluor dan struktur molekul pelarut untuk mengoptimalkan pembubaran garam litium. Pendekatan ini menghasilkan baterai dengan kepadatan energi tinggi dan ketahanan cuaca dingin yang unggul.
Implikasi dan Konteks
Penelitian ini penting karena baterai terdepan saat ini, seperti seri Qilin CATL, mencapai puncaknya sekitar 250-255 Wh/kg pada tingkat sistem. Meskipun angka 700 Wh/kg kemungkinan mengacu pada sel itu sendiri, angka tersebut mewakili sebuah langkah besar menuju melampaui kemampuan teknologi saat ini. Faktanya, banyak desain baterai solid-state yang saat ini sedang dikembangkan berjuang untuk melampaui 400 Wh/kg.
Implikasinya jelas: penelitian ini telah secara efektif membawa kepadatan energi baterai lithium tradisional ke ranah alternatif solid-state yang canggih.
Jika ditingkatkan secara efektif, inovasi ini dapat secara dramatis meningkatkan jangkauan dan kinerja kendaraan listrik, menggerakkan robotika generasi mendatang, dan membuka kemungkinan-kemungkinan baru untuk operasi dirgantara dan lingkungan ekstrem. Perkembangan ini menggarisbawahi semakin besarnya dominasi Tiongkok dalam teknologi baterai dan menunjukkan potensi pergeseran dalam pasar penyimpanan energi global.
