Baterai Lithium Metal Tahan Lama Berkat Material Nano Tanpa Perubahan Volume
Prisilia Rumengan• Senin, 18 Agustus 2025 | 16:22 WIB
Desain komposit karbon/ZnO rekayasa nano untuk penyimpanan logam Li selama siklus elektrokimia.
RADARPAPUA - Lithium metal (Li-metal) batteries sejak lama dianggap sebagai penerus potensial lithium-ion (Li-ion), karena kapasitas energinya lebih besar sehingga bisa memperpanjang umur perangkat elektronik. Namun, kelemahan besar mereka adalah kestabilan rendah, efisiensi coulombic (CE) yang buruk, serta cepat menurun performanya dari waktu ke waktu.
Salah satu masalah utama ada pada elektroda lithium metal yang cenderung mengembang dan menyusut saat proses pengisian dan pengosongan. Perubahan volume ini menimbulkan retakan dan hilangnya kontak listrik, yang pada akhirnya mempercepat kerusakan baterai.
Menjawab tantangan ini, tim peneliti dari Shandong University, Zhejiang University, dan mitra lainnya memperkenalkan material elektroda nano baru berbasis reduced graphene oxide (rGO) dan zinc oxide (ZnO). Material ini dikembangkan agar tidak mengalami perubahan volume, sekaligus mampu melindungi lithium dari korosi akibat kontak langsung dengan elektrolit.
Struktur unik material tersebut berbentuk lapisan rongga dua dimensi yang kaku. Lithium dapat keluar masuk seluruhnya di dalam rongga ini tanpa menyebabkan ekspansi destruktif. Sementara itu, struktur host yang berkesinambungan berfungsi sebagai “armor” anti-korosi, mencegah elektrolit menembus dan merusak lithium.
Uji awal menunjukkan hasil yang menakjubkan: elektroda ini mampu menjaga volume tetap stabil selama siklus isi dan buang, sesuatu yang sebelumnya sulit dicapai. Bahkan, material ini mencatat efisiensi coulombic 99,99–99,9999% hingga hampir 2.000 siklus, melewati ambang penting 99,9% yang menjadi syarat baterai lithium metal praktis.
Keberhasilan ini membuktikan bahwa reversibilitas lithium hampir sempurna memang mungkin dicapai. Jika dikembangkan lebih lanjut, baterai dengan material ini berpotensi memiliki kerapatan energi tinggi sekaligus umur pakai ultra panjang, menjadikannya kandidat ideal untuk perangkat masa depan.
Ke depan, tim peneliti berencana menskalakan desain ini untuk sel pouch komersial dan menyempurnakan proses manufakturnya. Mereka juga mengeksplorasi penerapan konsep zero-volume-change ini pada baterai natrium-metal dan integrasi dengan elektrolit solid-state, demi menghasilkan baterai yang lebih aman, efisien, dan siap digunakan di dunia nyata dalam 3–5 tahun mendatang.(aj)
