BAGIKAN
[ CreaPark ]

Sebuah penelitian yang dipimpin oleh Chalmers University of Technology, Swedia, telah menunjukkan bahwa serat karbon dapat berfungsi sebagai elektroda baterai, menyimpan energi secara langsung. Ini membuka peluang baru untuk baterai struktural, di mana serat karbon menjadi bagian dari sistem energi. Penggunaan jenis material multifungsi ini dapat berkontribusi pada pengurangan bobot kendaraan yang signifikan di pesawat dan kendaraan masa depan – tantangan utama untuk elektrifikasi.

Pesawat penumpang harus jauh lebih ringan dari yang ada saat ini agar dapat dialiri listrik. Penurunan bobot kendaraan juga sangat penting bagi kendaraan untuk memperpanjang jarak tempuh per pengisian baterai.

Leif Asp, dari Universitas Teknologi Chalmers, melakukan penelitian tentang kemampuan serat karbon untuk melakukan lebih banyak lagi kemampuannya daripada hanya bertindak sebagai bahan penguat. Misalnya, dapat digunakan untuk menyimpan energi.

“Badan mobil selanjutnya bukan hanya elemen penahan beban, tetapi juga bertindak sebagai baterai,” katanya. “Ini juga akan mungkin untuk menggunakan serat karbon untuk keperluan lain seperti memanen energi kinetik, untuk sensor atau untuk konduktor energi dan data. Jika semua fungsi ini adalah bagian dari badan mobil atau pesawat terbang, maka semua itu bisa mengurangi bobot kendaraan hingga 50 persen.”

[Credit: Yen Strandqvist, Chalmers University of Technology]
Asp memimpin sekelompok peneliti multidisiplin yang baru-baru ini menerbitkan sebuah studi tentang bagaimana struktur mikro serat karbon mempengaruhi sifat elektrokimia mereka – yaitu, kemampuan mereka untuk beroperasi sebagai elektroda dalam baterai lithium-ion. Sejauh ini, adalah bidang penelitian yang belum dijelajahi.Para peneliti mempelajari struktur mikro dari berbagai jenis serat karbon yang tersedia secara komersial.

Mereka menemukan bahwa serat karbon dengan kristal berukuran kecil dan memiliki orientasi buruk memiliki sifat elektrokimia yang baik tetapi kekakuan yang lebih rendah dalam hal relatif. Jika membandingkannya dengan serat karbon yang memiliki kristal besar yang sangat berorientasi, mereka memiliki kekakuan yang lebih besar, tetapi sifat elektrokimia terlalu rendah untuk digunakan dalam baterai struktural.Sekarang, para peneliti akhirnya tahu bagaimana serat karbon multifungsi harus diproduksi untuk mencapai kapasitas penyimpanan energi yang tinggi, selain memastikan kekakuan yang cukup,” kata Asp.

“Pengurangan sedikit dalam kekakuan bukan masalah bagi banyak aplikasi seperti mobil. Pasar saat ini didominasi oleh komposit serat karbon mahal yang kekakuannya disesuaikan dengan penggunaan pesawat. Oleh karena itu ada beberapa potensi di sini bagi produsen serat karbon untuk memperluas pemanfaatannya.”Dalam studi ini jenis serat karbon dengan sifat elektrokimia yang baik memiliki kekakuan yang sedikit lebih tinggi daripada baja, sedangkan jenis yang memiliki sifat elektrokimia yang buruk hanya dua kali lebih keras dari baja.

Para peneliti berkolaborasi dengan industri otomotif dan penerbangan. Leif Asp menjelaskan bahwa untuk industri penerbangan, mungkin perlu untuk meningkatkan ketebalan komposit serat karbon, untuk mengimbangi kekakuan yang berkurang pada baterai struktural. Ini akan, pada gilirannya, juga meningkatkan kapasitas penyimpanan energinya.

“Kuncinya adalah untuk mengoptimalkan kendaraan di tingkat sistem – berdasarkan berat, kekuatan, kekakuan dan sifat elektrokimia. Itu adalah sesuatu cara berpikir baru untuk sektor otomotif, yang lebih digunakan untuk mengoptimalkan komponen individu. Baterai struktural mungkin tidak menjadi seefisien baterai tradisional, tetapi karena memiliki kemampuan menahan beban struktural, keuntungan yang sangat besar dapat dibuat pada tingkat sistem.”

Dia melanjutkan, “Selain itu, kepadatan energi yang lebih rendah dari baterai struktural akan membuatnya lebih aman daripada baterai standar, terutama karena baterai ini juga tidak mengandung zat volatil.”

VIAAum
SUMBERChalmers University of Technology
BAGIKAN