Jenis baru dari baterai lithium-oksigen dapat mengemas lebih banyak energi dan bertahan lebih lama dari pendahulunya.
Baterai lithium-oksigen, yang lebih padat energi dan terbuat dari bahan yang lebih berkelanjutan daripada sel lithium-ion yang khas, adalah kandidat yang menjanjikan untuk generasi baterai isi ulang. Namun baterai lithium-oksigen belum banyak digunakan karena mereka mati begitu cepat.
Para peneliti kini telah membangun baterai lithium-oksigen yang dapat melepaskan hampir 100 persen dari daya yang disimpan dan diisi ulang setidaknya 150 kali. Baterai ini, yang dijelaskan dalam jurnal Science, suatu hari nanti bisa menjadi sumber tenaga yang lebih andal dan hemat energi untuk mobil listrik atau peralatan elektronik lainnya.
Sel-sel lithium-oksigen terbuat dari dua elektroda, sebuah anoda dan katoda, dipisahkan oleh zat yang disebut elektrolit. Ketika baterai menyalakan sebuah perangkat, molekul oksigen pada katoda bergabung dengan ion lithium dari elektrolit untuk membentuk senyawa padat yang disebut lithium peroksida. Reaksi kimia itu melepaskan energi. Pengisian ulang baterai memecah lithium peroksida, mengembalikan oksigen dan lithium ke tempatnya semula.
Tapi menempa lithium peroksida menghasilkan beberapa produk sampingan kimia yang tidak diperlukan, yang membuang-buang energi. Akibatnya, baterai lithium-oksigen mungkin hanya mampu mengirim sekitar 80 persen dari muatan listrik yang tersimpan ke perangkat yang ditenagainya. Bahan kimia yang mengganggu ini juga dapat merusak elektrolit dan katoda baterai, sehingga baterai sering mengalami kerusakan setelah hanya beberapa kali pengisian, kata Larry Curtiss, seorang ahli kimia material di Argonne National Laboratory di Lemont, Illinois, yang tidak terlibat dalam pekerjaan.
Untuk membuat baterai lithium-oksigen yang lebih baik, ahli kimia Linda Nazar dari University of Waterloo di Kanada dan rekannya, menggantikan elektrolit organik khas menjadi garam anorganik cair, dan katoda berbasis karbon standar menjadi berbasis logam.
Dalam baterai baru ini, oksigen bergabung dengan lithium untuk menghasilkan lithium oksida. Reaksi kimia ini dapat menyimpan 50 persen lebih banyak energi daripada reaksi lithium peroksida. Akibatnya, desain baru dapat membuat baterai lebih padat energi daripada pengaturan sebelumnya. Terlebih lagi, lithium oksida tidak menghasilkan produk kimia yang dapat memberikan kesulitan sebagaimana lithium peroksida. Itu memungkinkan baterai lithium-oksigen baru untuk melepaskan hampir semua muatan listrik yang tersimpan ke perangkat lain, dan mengisi ulang lebih banyak daripada sel-sel lithium-oksigen sebelumnya.
Baterai baru ini akhirnya dapat digunakan untuk menggerakkan mobil listrik, tetapi masih ada “cara untuk dilakukan sebelum baterai benar-benar dapat digunakan dalam kendaraan,” kata Curtiss.Hal itu dikarenakan baterai baru harus dipanaskan setidaknya 150 ° Celcius untuk bekerja. “Anda harus menemukan cara untuk memanaskannya ketika Anda menyalakan mobil,” katanya.
Mengubah substansi yang digunakan untuk elektrolit baterai dapat menurunkan suhu operasinya, kata Yang Shao-Horn, seorang peneliti energi dan bahan dari MIT yang komentarnya tentang penelitian ini muncul dalam edisi yang sama dari Science. Baterai lithium-oksigen seperti itu juga bisa berfungsi sebagai sumber daya yang ringkas untuk pesawat terbang, pesawat ruang angkasa dan kapal selam, katanya.
