6 Alasan Kenapa Baterai Tidak dapat Dicas instant

Baterai tahan lama yang dapat di isi dalam hitungan menit, mungkin menjadi visi-misi para ilmuan hari ini dan kedepan, mengingat era tesla sepertinya akan menjadi revolusi teknologi utama, khususnya di bidang transportasi. 6 Alasan Kenapa Baterai Tidak dapat Dicas instant

Baca juga: 7 Rekomendasi Motor Listrik dengan Baterai Padat (Solid Estate)

Akan tetapi tidak semudah yang dipikirkan ada banyak alasan mengapa batrai tidak bisa di isi dalam hitungan menit, baru-baru ini sebuah studi mengidentifikasi alasan yang menyebabkan kinerja baterai lithium-ion yang diisi daya cepat menurun pada kendaraan listrik.

Cara Kerja Baterai lithium-ion

Penelitian dari Laboratorium Nasional Argonne Departemen Energi AS (DOE), para ilmuwan menemukan perilaku kimia yang menarik dari salah satu dari dua terminal baterai saat baterai diisi dan dikosongkan.

Baterai lithium-ion mengandung katoda bermuatan positif dan anoda bermuatan negatif, yang dipisahkan oleh bahan yang disebut elektrolit yang menggerakkan ion lithium di antara keduanya. Anoda dalam baterai ini biasanya terbuat dari grafit, bahan yang sama ditemukan di banyak pensil. Dalam baterai lithium-ion, bagaimanapun, grafit dirakit dari partikel kecil. Di dalam partikel-partikel ini, ion lithium dapat menyisipkan diri dalam proses yang disebut interkalasi. Ketika interkalasi terjadi dengan benar, baterai berhasil diisi dan dikosongkan.

Interkalasi adalah penyisipan molekul atau ion kimia secara reversibel (Bolak Balik) dalam Bahan Berlapis.

Namun, ketika baterai diisi terlalu cepat, interkalasi menjadi urusan yang lebih rumit. Alih-alih masuk ke grafit dengan mulus, ion litium cenderung berkumpul di atas permukaan anoda, menghasilkan efek “pelapisan” yang dapat menyebabkan kerusakan terminal.

Penjelasan ilmiah kenapa baterai tidak bisa diisi instant

Nah inilah rangkaian masalah yang terjadi pada baterai Jika dipaksa diisi instant:

1. Masalah Proses Interkalasi: Dalam kondisi normal, baterai diisi melalui proses interkalasi, yaitu penyisipan ion litium ke dalam partikel grafit pada anoda (terminal negatif). Jika pengisian dilakukan terlalu cepat, proses penyisipan ini terganggu.
2. Terjadinya Efek Pelapisan (Plating): Saat pengisian daya kilat, ion litium tidak masuk ke dalam grafit dengan mulus, melainkan berkumpul dan menempel di permukaan anoda. Hal ini menciptakan lapisan yang dapat merusak terminal baterai. Pelapisan adalah salah satu penyebab utama kinerja baterai terganggu selama pengisian cepat,” kata ilmuwan baterai Argonne Daniel Abraham, penulis studi.
3. Penyumbatan Pori Elektroda: Pengisian cepat menyebabkan penumpukan produk reaksi kimia di dalam pori-pori elektroda. Akibatnya, anoda mengalami ekspansi atau pembengkakan yang tidak bisa kembali ke bentuk semula (ireversibel).
4. Distorsi Struktur Atom: Menggunakan teknik yang disebut pemindaian nanodifraksi elektron, Abraham dan rekan-rekannya dari University of Illinois Urbana-Champaign mengamati perubahan penting lainnya pada partikel grafit. Pada tingkat atom, jaringan (kisi) grafit di tepi partikel menjadi melengkung atau terdistorsi akibat pengisian cepat yang berulang.
5. Hambatan Pergerakan Ion: Melengkungnya jaringan atom ini membuat ion litium kesulitan menemukan tempat di dalam partikel grafit. Alih-alih masuk, ion-ion tersebut akhirnya hanya menempel pada permukaan partikel.
6. Ketidakteraturan Anoda: Semakin cepat baterai dipaksa untuk diisi, kondisi anoda menjadi semakin tidak teratur. Hal ini menghambat kemampuan ion litium untuk bergerak maju-mundur secara efisien, yang pada akhirnya menurunkan kinerja dan daya tahan baterai.

Kesimpulan

Kendala utama pengisian cepat bukan hanya masalah kabel atau listrik, melainkan adanya perubahan fisik dan kimia pada material baterai yang mencegah ion litium bergerak dengan benar.

Sumbangan pemikiran dalam penelitian ini adalah menemukan cara untuk mencegah hilangnya fungsi kombinasi interkalasi atau entah bagaimana memodifikasi partikel grafit sehingga ion lithium dapat berinterkalasi lebih efisien.” 6 Alasan Kenapa Baterai Tidak dapat Dicas instant

Jurnal Referensi:

• Saran Pidaparthy, Jian-Min Zuo, Marco-Tulio F. Rodrigues, Daniel P. Abraham. 2021. Increased Disorder at Graphite Particle Edges Revealed by Multi-length Scale Characterization of Anodes from Fast-Charged Lithium-Ion Cells. Journal of The Electrochemical Society, 2021; 168 (10): 100509 DOI: 10.1149/1945-7111/ac2a7f