Pendekatan baru untuk perangkat penyimpanan energi yang dijalankan pada elektrolit berair bisa berubah dari datar menjadi terisi penuh hanya dalam 20 detik, sehingga sangat sesuai untuk elektronik portabel yang sering membutuhkan dorongan cepat.
Meski konsepnya tidak baru, usaha sebelumnya telah menghasilkan perangkat yang memiliki kekuatan rendah dan tidak tahan lama.
Kita meminta banyak teknologi penyimpanan tenaga akhir-akhir ini. Tidak hanya harus ringkas, kuat, tahan lama, dan cepat diisi ulang, tapi juga harus ramah lingkungan.
Untuk alasan tersebut dan alasan lainnya, perangkat penyimpanan berair – yang mengandung larutan berbasis air daripada menggunakan bubur pasta organik beracun dan mudah terbakar – mendapat perhatian serius sebagai pilihan yang aman dan andal.
Meski kurang mudah terbakar dibandingkan baterai lithium modern dan berpotensi jauh lebih murah, cara pemecahannya membawa elektron memperkenalkan masalah serius .
Sel yang membentuk baterai bekerja dengan mentransfer elektron di antara dua bahan. Larutan berair membatasi rentang voltase antara dua titik lebih banyak daripada larutan lainnya, sehingga anoda dimakan lebih cepat.
Hak ini dapat memperburuk keawetan dan jumlah daya yang rendah – tidak terlalu bagus untuk bisa diandalkan sebagai pendorong perangkat cerdas terbaru Anda sepanjang hari.
Jadi, periset di Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) telah memasang putaran baru pada sistem, memodifikasi cara perangkat yang disebut kapasitor hibrida berair (AHC) dibangun.
Kapasitor hibrida seperti ini pada dasarnya adalah campuran antara baterai dan kapasitor – dengan elektroda yang menyimpan listriknya secara elektrokimia sebagai muatan elektrostatik. Menambahkan larutan berair ion peralihan dapat membantu membawa arus.
Dengan menggunakan polimer berbasis graphene, dibandingkan dengan menggunakan konduktor logam yang lebih tradisional pada anoda, dan membuat katoda dengan penyumbatan nanopartikel logam oksida, para periset mampu mengatasi kekurangan AHC sebelumnya.
Jaringan serat karbon kecil pada anoda ternyata jauh lebih efisien dalam mentransfer elektron ke dalam larutan berair, yang memungkinkan baterai dengan kerapatan daya lebih dari 100 kali dibandingkan perangkat sebelumnya sambil tetap mempertahankan kapasitas lebih dari 100.000 muatan.
Bukan itu saja, anoda baru ditambah dengan elektrolit cair berarti keseluruhannya bisa berubah dari nol sampai 100 sempurna hanya dengan 20 detik pengisian.
Semua ini tidak memerlukan biaya keselamatan atau ekonomi.
“Teknologi ramah lingkungan ini dapat dengan mudah diproduksi dan sangat sesuai,” kata ahli kimia Jeung Ku Kang .
“Secara khusus, kapasitas dan kestabilannya yang tinggi, dibandingkan dengan teknologi yang ada, dapat berkontribusi pada komersialisasi kapasitor berair.”
Karena sumber listrik tidak perlu menjadi yang kuat, tingkat pengisian yang cepat mungkin akan mengatasinya dengan rapi dengan sel fotovoltaik atau sumber daya pembangkit mikro lainnya.
Ini akan menjadi beberapa saat sebelum kita melihat jenis perangkat ini melebihi baterai lithium ion, tapi sel-sel murah yang dapat menangani kondisi ekstrim tanpa terkena api pasti akan menemukan tempatnya di teknologi portabel masa depan.
Graphene bahan ajaib ini membuat harapan kita tetap hidup, dengan Samsung mengeksplorasi potensinya dalam bahan yang mungkin menampilkan ponsel pintar yang diisi penuh dengan daya sekitar 12 menit.
Penelitian ini dipublikasikan di Advanced Energy Materials .
