Peneliti ITB Terapkan Teknologi Nano dalam Baterai Litium, Hasilnya Lebih Joss

BANDUNG, iNews.id - Afrianti Sumboja PhD, dosen Program Studi (Prodi) Teknik Mineral Fakultas Tekni Mesin dan Dirgantara (FTMD) ITB, membuat trobosan baru dalam teknologi baterai. Afrianti tengah meneliti pengembangan baterai litium melalui penerapan teknologi nano.  

Hasil penelitian itu dipaparkan Afrianti Sumboja dalam acara bertajuk Future Science and Technology Talk #2 (11/11/2022). Dalam acara itu, Forum Guru Besar ITB membawa salah satu topik diskusi menarik tentang baterai, khususnya di industri kendaraan listrik dan energi terbarukan.

Afriyanti Sumboja merupakan seorang dosen berperestasi ITB yang telah meraih banyak penghargaan dan mempublikasikan berbagai jurnal-jurnal berlevel internasional di usianya yang masih muda. 

Tahun lalu, Afrianti berhasil menyabet penghargaan World Ranking Scientists dan masuk ke dalam daftar “Top 2% World Ranking Scientists”. Afrianti fokus meneliti penerapan teknologi nano dalam baterai.

Afriyanti Sumboja mengatakan, teknologi nano adalah bagaimana cara mendesain, memproduksi, mengkarakterisasi, dan mengaplikasikan material nano yang memiliki perubahan karakter ke dalam teknologi.

Material dikatakan berukuran nano, kata Afriyanti Sumboja, saat setidaknya memiliki satu dimensi berukuran di bawah 100 nm. Dalam ukuran tersebut, material nano mengalami perubahan sifat fisik sehingga bisa diaplikasikan untuk kepentingan engineering.

Baterai memiliki dua fungsi kerja utama yaitu sebagai alat penyimpan energi sekaligus alat pengkonversi energi. Baterai harus memiliki kemampuan untuk menyimpan energi dalam bentuk energi kimia saat diisi.

"Saat digunakan, baterai mampu mengkonversi energi kimia tersebut menjadi energi listrik dan mengalirkannya ke alat," kata Afriyanti Sumboja.

Saat ini, ujar Afriyanti Sumboja, banyak penelitian yang mengembangkan baterai dengan tujuan untuk meningkatkan densitas energi pada baterai sehingga dapat digunakan untuk menyuplai energi yang lebih besar. 

"Misalnya untuk suplai daya ke kendaraan listrik atau untuk menyimpan energi dari sumber terbarukan," ujar Afriyanti Sumboja.

Untuk meningkatkan densitas energi pada baterai, tutur dia, terdapat dua cara yang bisa dilakukan. Pertama, dengan meningkatkan kapasitas sehingga dapat menyimpan ion-ion litium dalam jumlah lebih banyak. Kedua, meningkatkan voltase baterai. 

"Kedua cara tersebut dapat dilakukan melalui rekayasa anoda dan katoda sehingga mencapai karakter baterai yang diharapkan," tutur dia dikutip dari ITB.ac.id.

Untuk itu, kata Afriyanti Sumboja, di katoda perlu dibuat suatu material yang mampu menyimpan ion-ion litium dalam jumlah besar serta memiliki voltase tinggi. Jumlah katoda dalam baterai pun harus memakan persentase lebih banyak dalam dimensi volume baterai.

Di anoda juga perlu dibuat material yang mampu menyimpan ion litium dalam jumlah lebih banyak, namun membutuhkan voltase rendah. Dengan demikian volume anoda pada dimensi baterai pun dibuat menjadi lebih sedikit.

Bagaimanakah peran teknologi nano dalam pengembangan baterai di masa depan? 

Afriyanti mengatakan, dibuktikan melalui penelitian bersama tim, penerapan teknologi nano pada baterai mampu mempersingkat waktu pengisian baterai. 

"Hal ini dapat dicapai karena nanomaterial membuat jarak tempuh perpindahan ion dapat diperpendek sehingga waktu perpindahan ion pun lebih singkat saat berdifusi," ucap Afriyanti.

Selain itu karakteristik material nano yang memiliki luas permukaan yang besar membuat proses penyerapan ion pada baterai dapat berlangsung lebih cepat. Secara termodinamika, memperkecil material dapat mengubah potensial terjadinya reaksi pada baterai.

Teknologi nano pun membuat baterai lebih tahan secara fisik dan tidak mudah bocor. Dengan memperkecil material, Afriyanti mengatakan, kapasitas baterai dapat meningkat.

Material yang memiliki kapasitas tinggi dan dapat diterapkan sebagai anoda adalah material silicon (Si) yang memiliki kapasitas hingga 10 kali lebih besar daripada grafit yang saat ini digunakan sebagai anoda baterai.

Namun kelemahan dari silikon adalah mudah pecah saat menyerap banyak litium. Karena itu penelitian Arfiyani dan tim, membuat suatu rekayasa silikon dengan melakukan polymer coating pada silikon berupa Si-poluaniline nanowire. 

"Penelitian ini membuahkan hasil berupa baterai yang mampu bertahan hingga 350 cycle dan bisa digunakan pada arus listrik tinggi. Kendati demikian, pengembangan atas penelitian tersebut tetap harus dilakukan untuk lebih mengoptimalkan teknologi nano dalam baterai," ujarnya.

Editor : Agus Warsudi

Baca Artikel Lainnya di Sini