Perbaiki nama ini: Maria Helena Braga. Di balik nama khas Portugis ini, kami menemukan seorang peneliti dari Fakultas Teknik Universitas Porto yang, berkat karyanya, mungkin telah berkontribusi pada kemajuan definitif teknologi baterai lithium-ion.
Kontribusinya berkisar pada penemuan gelas elektrolit, dan dapat memunculkan baterai generasi baru – solid state –, yang akan lebih aman, lebih ekologis, terjangkau, dan dapat memiliki kapasitas hingga 3x lebih banyak. Untuk memahami mengapa semua antusiasme ini, ada baiknya mengetahui tentang baterai lithium-ion (Li-ion).
Baterai Li-ion adalah yang paling umum saat ini. Mereka memiliki banyak keunggulan dibandingkan jenis baterai lain, tetapi mereka juga memiliki keterbatasan.
Kita bisa menemukannya di smartphone, kendaraan listrik dan perangkat elektronik lainnya. Untuk memasok energi yang diperlukan, mereka menggunakan elektrolit cair untuk mengangkut ion lithium antara anoda (sisi negatif baterai) dan katoda (sisi positif).
Cairan ini adalah inti masalahnya. Pengisian atau pengosongan baterai lithium yang cepat dapat menyebabkan pembentukan dendrit, yang merupakan filamen lithium (konduktor). Filamen ini dapat menyebabkan korsleting internal yang dapat menyebabkan kebakaran dan bahkan ledakan.
Penemuan Maria Helena Braga
Mengganti elektrolit cair dengan elektrolit padat mencegah pembentukan dendrit. Elektrolit padat justru ditemukan Maria Helena Braga, bersama dengan Jorge Ferreira, ketika mereka bekerja di Laboratorium Nasional untuk Energi dan Geologi.
Inovasi ini melibatkan penggunaan elektrolit kaca padat, yang memungkinkan penggunaan anoda yang dibuat dari logam alkali (litium, padat atau kalium). Sesuatu yang tidak mungkin sampai sekarang. Penggunaan elektrolit vitreous telah membuka dunia kemungkinan, seperti meningkatkan kepadatan energi katoda dan memperpanjang siklus hidup baterai.
Penemuan ini diterbitkan dalam sebuah artikel pada tahun 2014 dan menarik perhatian komunitas ilmiah. Komunitas itu termasuk John Goodenough, "bapak" baterai lithium saat ini. Itu 37 tahun yang lalu dia ikut menemukan kemajuan teknologi yang memungkinkan baterai lithium-ion menjadi layak secara komersial. Seorang profesor di University of Texas, 94 tahun tidak bisa menahan antusiasme untuk penemuan peneliti Portugis.
Tidak butuh waktu lama bagi Maria Helena Braga untuk melakukan perjalanan ke AS untuk menunjukkan kepada John Goodenough bahwa elektrolit vitreusnya dapat menghantarkan ion dengan kecepatan yang sama dengan elektrolit cair. Sejak itu, keduanya telah berkolaborasi dalam penelitian dan pengembangan baterai solid-state. Kolaborasi ini telah melahirkan versi baru dari elektrolit.
Intervensi Goodenough dalam kerjasama dan pengembangan baterai solid-state telah berperan dalam memberikan kredibilitas yang diperlukan untuk penemuan ini.
Keuntungan Baterai Solid State
Keuntungannya menjanjikan:- peningkatan tegangan yang akan memungkinkan kepadatan energi yang lebih besar untuk volume yang sama - memungkinkan baterai yang lebih ringkas
- memungkinkan pemuatan cepat tanpa produksi dendrit – lebih dari 1200 siklus
- lebih banyak siklus pengisian/pengosongan yang memungkinkan masa pakai baterai lebih lama
- memungkinkan untuk beroperasi dalam rentang suhu yang lebih luas tanpa degradasi – baterai pertama yang dapat beroperasi pada -60º Celcius
- berpotensi menurunkan biaya berkat penggunaan bahan seperti natrium sebagai pengganti litium
Keuntungan besar lainnya adalah bahwa sel dapat dibuat dengan bahan ramah lingkungan, seperti natrium yang disebutkan di atas, yang dapat diekstraksi dari air laut. Dan bahkan daur ulang mereka tidak menjadi masalah. Satu-satunya downside, jika Anda dapat menyebutnya begitu, adalah bahwa pemasangan baterai padat ini membutuhkan lingkungan yang kering dan lebih disukai bebas oksigen.
JANGAN LEWATKAN: "Koridor listrik" di jalan raya nasional yang diperkuat
Maria Helena Braga mengatakan bahwa sudah ada baterai solid state: sel koin atau kancing, baterai berukuran koin yang digunakan, misalnya, di beberapa jam tangan. Baterai dengan dimensi lain juga telah diuji di laboratorium.
Kapan jenis baterai di dalam mobil ini akan terjadi?
Menurut Maria Helena Braga, sekarang tergantung industrinya. Peneliti ini dan Goodenough telah membuktikan validitas konsep tersebut. Pembangunan harus dilakukan oleh orang lain. Dengan kata lain, itu tidak akan terjadi besok atau tahun depan.
Berpindah dari kemajuan laboratorium ini ke produk komersial merupakan tantangan yang cukup besar. Perlu waktu 15 tahun lagi sebelum kita melihat jenis baterai baru ini diterapkan pada kendaraan listrik.
Pada dasarnya, perlu untuk menemukan proses industri yang terukur dan hemat biaya yang memungkinkan industrialisasi dan komersialisasi jenis baterai baru ini. Alasan lain terkait dengan investasi besar yang telah dilakukan dalam pengembangan baterai lithium oleh entitas yang paling beragam. Contoh paling populer adalah Tesla's Gigafactory.
Dengan kata lain, selama 10 tahun ke depan kita harus terus melihat evolusi baterai lithium. Kepadatan energi mereka diperkirakan akan meningkat sekitar 50% dan biayanya diperkirakan akan turun 50%. Pergeseran cepat dalam industri otomotif ke baterai solid-state tidak diharapkan.
Investasi juga diarahkan pada jenis baterai lain, dengan reaksi kimia yang berbeda, yang dapat mencapai kepadatan energi hingga 20 kali lebih banyak daripada baterai lithium-ion saat ini. Tidak hanya lebih unggul dari tiga kali lebih banyak dicapai oleh baterai solid, tetapi, menurut beberapa, itu bisa mencapai pasar sebelum ini.
Bagaimanapun, skenario masa depan terlihat menjanjikan untuk kendaraan listrik. Jenis kemajuan inilah yang pada akhirnya akan memungkinkan tingkat daya saing yang setara dengan kendaraan dengan mesin pembakaran internal. Meski begitu, dengan semua kemajuan ini, seperti penemuan Maria Helena Braga, dibutuhkan waktu 50 tahun lagi bagi kendaraan listrik untuk mencapai 70-80% pangsa pasar global.