Ilmuwan Mengembangkan ‘Nanochains’ untuk Meningkatkan Kapasitas Baterai Lithium-Ion

Berapa lama baterai ponsel atau komputer Anda tergantung pada berapa banyak ion lithium dapat disimpan dalam bahan elektroda negatif baterai. Jika baterai kehabisan ion-ion ini, itu tidak dapat menghasilkan arus listrik untuk menjalankan perangkat dan akhirnya gagal.

Bahan dengan kapasitas penyimpanan lithium-ion yang lebih tinggi terlalu berat atau bentuk yang salah untuk menggantikan grafit, bahan elektroda yang saat ini digunakan dalam baterai saat ini.

Para ilmuwan dan insinyur Purdue University telah memperkenalkan cara potensial agar bahan-bahan ini dapat direstrukturisasi menjadi desain elektroda baru yang akan memungkinkan mereka untuk menambah umur baterai, membuatnya lebih stabil dan mempersingkat waktu pengisian dayanya.

Penelitian tersebut, muncul sebagai sampul edisi September dari Bahan Nano Terapan , menciptakan struktur seperti jaring, yang disebut “nanochain,” antimony, sebuah metaloid yang dikenal untuk meningkatkan kapasitas muatan ion litium dalam baterai.

Para peneliti membandingkan elektroda nanochain dengan elektroda grafit, menemukan bahwa ketika baterai sel koin dengan elektroda nanochain hanya diisi selama 30 menit, mereka mencapai dua kali lipat kapasitas lithium-ion untuk 100 siklus pengisian-debit.

Beberapa jenis baterai komersial sudah menggunakan komposit logam-karbon yang mirip dengan elektroda negatif logam antimon, tetapi material tersebut cenderung meluas hingga tiga kali lipat dari yang dibutuhkan dalam ion lithium, menyebabkannya menjadi bahaya keselamatan saat baterai mengisi daya.

“Anda ingin mengakomodasi ekspansi jenis itu di baterai ponsel cerdas Anda. Dengan begitu Anda tidak membawa sesuatu yang tidak aman, ”kata Vilas Pol, profesor teknik kimia Purdue.

Melalui penerapan senyawa kimia zat pereduksi dan zat nukleasi ilmuwan Purdue menghubungkan partikel antimon kecil ke dalam bentuk nanochain yang akan mengakomodasi ekspansi yang diperlukan. Agen pereduksi khusus yang digunakan tim, amonia-borane, bertanggung jawab untuk menciptakan ruang kosong – pori-pori di dalam nanochain – yang mengakomodasi ekspansi dan menekan kegagalan elektroda.

Tim menerapkan amonia borane pada beberapa senyawa antimon yang berbeda, menemukan bahwa hanya antimon-klorida yang menghasilkan struktur nanochain.

“Prosedur kami untuk membuat nanopartikel secara konsisten menyediakan struktur rantai,” kata PV Ramachandran, seorang profesor kimia organik di Purdue.

The nanochain juga menjaga kapasitas lithium-ion stabil untuk setidaknya 100 siklus pengisian-pemakaian. “Pada dasarnya tidak ada perubahan dari siklus 1 ke siklus 100, jadi kami tidak memiliki alasan untuk berpikir bahwa siklus 102 tidak akan sama,” kata Pol.

Henry Hamann, seorang mahasiswa pascasarjana kimia di Purdue, mensintesis struktur nanochain antimony dan Jassiel Rodriguez, seorang kandidat postdoctoral teknik kimia Purdue, menguji kinerja baterai elektrokimia.

Cara Flash Asus Zenfone 5 Via Flashtool

Desain elektroda berpotensi terukur untuk baterai yang lebih besar, kata para peneliti. Tim berencana untuk menguji desain baterai sel pouch berikutnya.