Baterai lithium-ion, yang penting untuk kendaraan listrik, menghadapi masalah keamanan karena efek polarisasi selama pengisian cepat. Para peneliti kini telah mempelajari dampak elektrolit konsentrasi tinggi pada kinetika dan stabilitas antarmukanya, yang menunjukkan keefektifannya dalam meningkatkan kemampuan pengisian cepat dan mencegah masalah seperti pembengkakan sel yang disebabkan oleh pelapisan lithium. Wawasan ini diharapkan dapat mendorong adopsi kendaraan listrik secara luas dan memainkan peran penting dalam mengurangi emisi karbon.
Baterai lithium-ion (Li-ion) sangat diperlukan untuk perangkat modern seperti kendaraan listrik, yang memainkan peran yang semakin penting dalam kehidupan manusia. Namun, untuk sepenuhnya mengelektrifikasi kendaraan dengan baterai Li-ion, rintangan utamanya adalah mencapai pengisian cepat tanpa mengorbankan kepadatan energi. Kenyamanan dan penerimaan kendaraan listrik oleh konsumen juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti jangkauan dan waktu pengisian. Selain itu, pemanfaatan pelapisan Li untuk pengisian sangat cepat menimbulkan masalah keamanan karena polarisasi sel yang tinggi, yang memerlukan perhatian yang cermat.
Dalam studi baru yang diterbitkan dalam Energy Storage Materials , yang dipimpin oleh Associate Professor Janghyuk Moon dari Chung-Ang University , para peneliti telah memperkenalkan strategi inovatif untuk mengurangi polarisasi akibat efek berbasis konsentrasi, guna mengatasi tantangan ini. Makalah mereka tersedia daring pada 30 September 2023, dan diterbitkan dalam Volume 63 jurnal tersebut pada November 2023.
Menurut Dr. Moon: “Studi kami bertujuan untuk meningkatkan jangkauan dan mengurangi waktu pengisian daya kendaraan listrik dengan mengembangkan teknologi baterai canggih, khususnya memanfaatkan LiPF6 yang umum digunakan dan karbonat linier dalam baterai komersial. Dengan meningkatkan kinetika dan stabilitas baterai dalam kondisi pengisian cepat, kami berharap dapat memberikan dampak yang berarti pada industri kendaraan listrik dan pada akhirnya pada kehidupan sehari-hari masyarakat.”
Studi ini menyelidiki bagaimana penggunaan elektrolit tertentu, seperti elektrolit berbasis karbonat linier dengan LiPF6 pekat, memengaruhi proses penghilangan pelarut (desolvasi) dari Li-ion dan penyisipan cepatnya ke anoda grafit. Untuk mewujudkannya, elektrolit dengan energi aktivasi rendah, termasuk dimetil karbonat, etil metil karbonat, dan dietil karbonat dengan fokus khusus pada dimetil karbonat, digunakan untuk mempermudah mengatasi hambatan desolvasi. Uji laboratorium mengonfirmasi bahwa elektrolit ini meningkatkan kemampuan pengisian cepat baterai Li-ion, sebagaimana dibuktikan oleh sel kantong 1,2 Ah yang mempertahankan kapasitas tiga kali lebih banyak selama 200 siklus. Hal ini juga mencegah pembengkakan sel yang disebabkan oleh pelapisan Li, masalah umum pada elektrolit tradisional.
Studi ini juga memanfaatkan “dinamika molekular” untuk secara teoritis mensimulasikan struktur elektrolit cair pada berbagai konsentrasi, baik tinggi maupun rendah. Hal ini bertujuan untuk memahami perubahan lingkungan mikro dalam sistem baterai, yang menawarkan wawasan tentang bagaimana elektrolit memengaruhi kinetika antarmuka dan kinerja baterai. Pendekatan gabungan dari eksperimen praktis dan analisis komputasional ini menyoroti pentingnya studi ini dalam memajukan teknologi baterai untuk aplikasi praktis, khususnya pada kendaraan listrik.
“Dengan meningkatkan kinerja baterai dalam hal pengisian daya yang lebih cepat dan jangkauan yang lebih jauh, studi ini secara langsung berkontribusi untuk menjadikan kendaraan listrik lebih praktis dan menarik bagi pengguna kendaraan listrik yang lebih luas. Jika hal ini menghasilkan peningkatan kenyamanan bagi masyarakat, hal ini dapat semakin mendorong adopsi kendaraan ini secara luas. Dalam jangka panjang, peningkatan teknologi tersebut dapat memainkan peran penting dalam mengurangi emisi karbon dan mengurangi perubahan iklim, yang berdampak besar pada kehidupan masyarakat dan kesehatan planet kita,” duga Dr. Moon.
Singkatnya, para peneliti menyelidiki efek polarisasi sel yang menyebabkan pelapisan Li yang berbahaya pada baterai Li-ion dan menunjukkan peningkatan bertahap dalam kinetika antarmuka melalui rekayasa elektrolit dan aditif konsentrasi tinggi.
Dengan demikian, penelitian ini memberikan wawasan berharga untuk elektrolit masa depan yang dapat meningkatkan kemampuan pengisian daya baterai Li-ion yang sangat cepat, sehingga berpotensi mendorong adopsi baterai Li-ion secara luas dalam aplikasi generasi berikutnya.
Leave a Reply