Baterai seng (zinc) berbahan dasar air dapat digunakan sebagai alternatif pengganti baterai lithium ion. Tim peneliti internasional yang dipimpin oleh ETH Zurich kini telah menyusun strategi yang membawa kemajuan penting dalam pengembangan baterai seng.

Saat ini, dunia membutuhkan baterai murah dan kuat untuk menyimpan listrik yang dihasilkan secara berkelanjutan oleh angin atau sinar matahari. Ini membuatnya tersedia kapan pun kita membutuhkannya, meskipun di luar gelap atau tidak berangin.

Saat ini baterai paling umum yang memberi daya pada ponsel cerdas dan kendaraan listrik adalah baterai lithium ion. Baterai ini cukup mahal karena melonjaknya permintaan global untuk lithium dan juga sangat mudah terbakar. Oleh karena itu, ETH Zurich mengembangkan baterai yang lebih bertenaga, aman, dan ramah lingkungan.

Tantangan Daya Tahan 

Baterai seng memiliki sejumlah keuntungan di antaranya seng melimpah, murah, dan memiliki infrastruktur daur ulang yang matang. Selanjutnya, baterai seng juga dapat menyimpan banyak listrik.

Uniknya, baterai seng tidak memerlukan penggunaan pelarut organik yang sangat mudah terbakar sebagai cairan elektrolit. Sebab, baterai menggunakan elektrolit berbahan dasar air.

Namun, para insinyur harus menghadapi tantangan saat mengembangkan baterai ini. Misalnya saat baterai seng diisi dengan tegangan tinggi, air dalam cairan elektrolit bereaksi di salah satu elektroda membentuk gas hidrogen.

Ketika hal ini terjadi, cairan elektrolit berkurang dan kinerja baterai menurun. Selain itu, reaksi ini dapat menyebabkan tekanan berlebih pada baterai yang bisa berbahaya.

Masalah lainnya adalah pembentukan endapan seng yang berduri selama pengisian baterai atau dendrit. Endapan ini dapat meresap ke dalam baterai dan dalam kasus terburuk bahkan menyebabkan korsleting dan membuat baterai tidak dapat kita gunakan.

Garam Membuat Baterai Beracun

Dalam beberapa tahun terakhir, para insinyur telah mencari strategi untuk memperkaya larutan elektrolit berair dengan garam. Ini untuk menjaga kadar air serendah mungkin.

Sayangnya, ada juga kerugiannya yaitu cairan elektrolit pun mengental, hingga memperlambat proses pengisian dan pengosongan. Selain itu, banyak garam yang mengandung fluor, membuatnya beracun dan berbahaya bagi lingkungan.

Maria Lukatskaya, Profesor Sistem Energi Elektrokimia di ETH Zurich, kini bergabung dengan rekan-rekan dari beberapa lembaga penelitian di Amerika Serikat dan Swiss. Mereka mencari metode sistematis konsentrasi garam yang ideal untuk baterai seng ion berbasis air.

Dengan menggunakan eksperimen berbasis simulasi komputer, para peneliti dapat mengungkapkan bahwa konsentrasi garam yang ideal relatif rendah. Misalnya lima hingga sepuluh molekul air per ion positif garam.

Terlebih lagi, para peneliti tidak menggunakan garam yang berbahaya bagi lingkungan untuk kebutuhan restorasi. Sebagai gantinya memilih garam asam asetat yang ramah lingkungan.

Penulis : Dini Jembar Wardani

Editor : Ari Rikin

Sumber : Techxplore

Baterai merupakan salah satu sumber listrik yang meningkat penggunaannya. Namun, mengingat dampaknya terhadap lingkungan berbagai inovasi terus dilakukan. Salah satunya baterai garam laut dengan kapasitas empat kali lipat energi litium.

Berasal dari sodium-sulfur, sejenis garam cair dari air laut, baterai ramah lingkungan ini diklaim lebih murah dan lebih ramah lingkungan dibanding baterai lainnya. Inovasi ini bisa menjadi terobosan untuk energi terbarukan.

Peneliti utama Dr Shenlong Zhao dari University of Sydney mengatakan, baterai natrium ini berpotensi mengurangi biaya secara drastis dengan penyediaan kapasitas empat kali lebih banyak. “Ini adalah terobosan signifikan untuk pengembangan energi terbarukan,” katanya.

Transisi Energi Terbarukan

Saat ini transisi menuju sumber energi terbarukan seperti bersumber dari angin dan matahari sangat mendesak seiring iklim yang semakin memanas. Masalahnya, energi terbarukan tidak selalu konsisten, sedangkan baterai dibutuhkan untuk menyimpan energi listrik.

Demi mencapai netralitas iklim, Uni Eropa akan membutuhkan lithium 18 kali lebih banyak pada tahun 2030 nanti. Atau hampir 60 kali lebih banyak pada tahun 2050.

Presiden Komisi Eropa Ursula von der Leyen mengatakan, pada September lalu litium dan logam tanah jarang akan segera jadi lebih penting daripada minyak dan gas.

Namun, logam ini harus dibayar mahal. Produksi logam menggunakan kolam penguapan butuh sekitar 2,2 juta liter untuk menghasilkan satu metrik ton.

Tak hanya itu, ekstraksi litium dapat merusak lingkungan, seperti mengakibatkan kekurangan air, hilangnya keanekaragaman hayati, rusaknya fungsi ekosistem, dan degradasi tanah. Oleh karena itu, di sinilah inovasi ini bisa memberikan alternatif terobosan.

Foto: Euronews

Baterai Berkapasitas Besar

Baterai garam laut bukanlah konsep baru dan sudah ada selama 50 tahun. Namun, baterai baru ini berbeda.

Para ilmuwan mengubah elektroda untuk meningkatkan reaktivitas belerang, elemen kunci yang menentukan kapasitas penyimpanan.

“Saat matahari tidak bersinar dan angin sepoi-sepoi tidak bertiup, kami membutuhkan solusi penyimpanan berkualitas tinggi. Solusi ini tidak merugikan bumi dan mudah diakses di tingkat lokal atau regional,” kata Dr Zhao.

Ia menambahkan, terobosan yang memanfaatkan sumber daya seperti natrium dapat diproses dari air laut. Hal ini juga berpotensi menjamin keamanan energi lebih luas dan memungkinkan lebih banyak negara bergabung dalam peralihan menuju dekarbonisasi.

Penulis : Ramadani Wahyu

Editor : Ari Rikin

Sumber: EuroNews

Pada bulan Desember lalu, para peneliti dari Nanyang Technological University (NTU) Singapura telah menciptakan baterai futuristik yang tidak biasa. Tidak seperti baterai pada umumnya, mereka berhasil menghadirkan baterai masa depan yang tipis dan ringan layaknya kertas. Setiap baterai hanya memiliki ketebalan 0,4 milimeter dan berukuran 4 x 4 sentimeter.

Meskipun tipis dan ringan, baterai futuristik tersebut tetap memiliki komponen yang lengkap layaknya baterai konvensional. Setiap baterai terbuat dari kertas selulosa dan memiliki anoda serta katoda, yakni terminal negatif dan positif pada baterai. Elektrolit mengalir di antaranya dan reaksi elektrokimia untuk menghasilkan energi listrik akan terjadi dalam baterai tersebut.

Anoda dan katoda pada baterai futuristik dicetak pada sisi berlawanan dari kertas selulosa. Untuk meningkatkan daya tahan baterai dan menutup celah pada serat kertas, para peneliti menambahkan hidrogel pada baterai tersebut. Hidrogel pada baterai juga berfungsi sebagai pemisah yang dapat mencegah katoda dan anoda bercampur dan juga dapat mencegah terjadinya korsleting.

Meskipun berukuran tipis, baterai futuristik tersebut dapat berfungsi layaknya baterai biasa. NTU menjelaskan dalam situs resmi mereka bahwa baterai tersebut dapat diintegrasikan pada beragam perangkat elektronik, seperti smartphone atau sensor biomedis. Baterai tersebut juga bersifat fleksibel sehingga mudah untuk kita gunakan. Sejauh ini, baterai kertas dapat menyalakan perangkat elektronik selama kurang lebih 45 menit.

Baterai Futuristik: Dapat Terurai dalam Satu Bulan

Tak hanya berukuran tipis dan ringan, baterai futuristik ciptaan para peneliti NTU juga bersifat ramah lingkungan. Baterai tersebut bersifat biodegradable atau dapat terurai dengan mudah di tanah. Setelah masa pakainya habis, baterai tersebut akan sepenuhnya terurai secara alami dalam waktu satu bulan.

Para peneliti menemukan bahwa kertas selulosa dan hidrogel pada baterai yang mereka ciptakan akan mulai terurai dalam waktu dua minggu. Setelah itu, komponen anoda dan katoda pada baterai futuristik juga akan terurai menjadi mineral tidak beracun.

“Ketika proses penguraian terjadi, bahan nikel atau mangan yang digunakan dalam katoda akan tetap dalam bentuk oksida atau hidroksidanya, yang mendekati bentuk mineral alami,” ujar salah satu peneliti, Fan Hongjin, dalam Mothership.

Fan mengungkapkan, seng yang terdapat dalam anoda juga akan teroksidasi secara alami untuk membentuk hidroksida yang tidak beracun.

Karena mudah terurai dan tidak menghasilkan zat beracun, para peneliti meyakini bahwa baterai ciptaan mereka dapat mengurangi tumpukan limbah elektronik. Para peneliti juga meyakini bahwa baterai futuristik yang mereka ciptakan dapat mengurangi pemborosan pada konsumen. Setiap proses pembuatan baterai membutuhkan biaya produksi yang harganya 10 kali lebih murah daripada baterai lithium konvensional.

Penulis: Anggi R. Firdhani

Sumber:

Situs Resmi NTU

Mothership