3 bulan yang lalu
Telset.id – Bayangkan menggunakan sesuatu setiap hari tanpa betul-betul memahami langkah kerjanya. Itulah nan terjadi dengan baterai lithium-ion, sumber tenaga di kembali smartphone, laptop, dan mobil listrik Anda. Selama puluhan tahun, para intelektual tahu mekanismenya, tetapi teka-teki mendasar tentang gimana tepatnya dia berfaedah tetap menjadi misteri nan membingungkan. Sampai sekarang.
Tim peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) baru saja memecahkan teka-teki tersebut. Dalam makalah ilmiah nan diterbitkan 2 Oktober, mereka mengungkap model nan akhirnya menjelaskan “nyawa” dari baterai lithium-ion. Penemuan ini bukan sekadar pengetahuan akademis—ia berpotensi membuka jalan bagi baterai nan lebih berkekuatan dan mengisi daya lebih cepat, sesuatu nan didambakan setiap pemilik gadget.
Lalu, apa sebenarnya rahasia nan selama ini tersembunyi? Jawabannya terletak pada proses nan disebut coupled ion-electron transfer (CIET), alias transfer ion-elektron berpasangan. Proses inilah nan menjadi kunci utama keahlian baterai nan kita andalkan sehari-hari.
Dibalik Layar: Cara Baterai Lithium-Ion Bekerja
Untuk memahami terobosan ini, kita perlu menyelami dasar langkah kerja baterai lithium-ion. Sistem ini beraksi melalui sistem kimia nan disebut interkalasi. Secara sederhana, saat baterai digunakan (discharge), ion lithium nan larut dalam larutan elektrolit bakal menyusup masuk ke dalam elektroda padat. Sebaliknya, ketika baterai diisi daya, ion-ion tersebut “keluar” dari elektroda dan kembali ke elektrolit. Kecepatan proses interkalasi inilah nan menentukan segalanya, mulai dari daya total baterai hingga kecepatan pengisiannya.
Selama ini, model nan diterima secara luas menyatakan bahwa interkalasi lithium didorong oleh seberapa sigap ion-ion tersebut dapat berdifusi antara elektrolit dan elektroda. Namun, ada masalah: info penelitian nyata tidak pernah sepenuhnya cocok dengan prediksi model tersebut. Ketidakcocokan ini, seperti bunyi sumbang dalam orkestra nan sempurna, memberi petunjuk kepada para peneliti bahwa ada sesuatu nan lenyap dari pemahaman kita. Ini mungkin juga menjelaskan kenapa kejadian seperti kebakaran nan diduga disebabkan baterai lithium-ion bisa terjadi ketika sistem dasarnya tidak sepenuhnya dikendalikan.
Eksperimen Penentu: Mencari Jawaban di Antara 50 Kombinasi
Untuk memecahkan misteri ini, tim MIT tidak main-main. Mereka menyiapkan lebih dari 50 kombinasi berbeda antara elektrolit dan elektroda. Pendekatan komprehensif ini dimaksudkan untuk memberikan jawaban nan pasti. Hasilnya? Seperti diduga, ketidaksesuaian antara info aktual dan model lama tetap ada dan signifikan. Jalan buntu ini memaksa mereka untuk berpikir di luar kotak dan merumuskan beberapa penjelasan alternatif.
Dari beragam kemungkinan, satu model akhirnya muncul sebagai pemenang. Model ini berangkat dari dugaan revolusioner: sebuah ion lithium hanya dapat memasuki elektroda jika dia berjalan berbareng dengan seorang “teman”—yaitu, sebuah partikel dari larutan elektrolit. Inilah nan disebut coupled ion-electron transfer (CIET). Pasangan elektrokimia ini, seumpama tiket masuk berdua, rupanya mempermudah terjadinya interkalasi. nan lebih mengejutkan, matematika di kembali model CIET rupanya cocok dengan sempurna terhadap info penelitian nan mereka kumpulkan.
Martin Bazant, salah satu penulis studi dan matematikawan di MIT, memberikan penjelasan gamblang. “Langkah elektrokimianya bukanlah penyisipan lithium, nan mungkin Anda pikir sebagai perihal utama, melainkan transfer partikel untuk mereduksi material padat nan menjadi ‘tuan rumah’ bagi lithium,” ujarnya kepada MIT News. “Lithium diinterkalasi pada saat nan berbarengan ketika partikel ditransfer, dan mereka saling memfasilitasi satu sama lain.” Dengan kata lain, ion dan partikel adalah mitra menari nan gerakannya saling mendukung, bukan dua penari nan bergerak sendiri-sendiri.
Penemuan sistem CIET ini ibaratkan menemukan kunci nan tepat untuk membuka pintu nan sebelumnya hanya bisa didorong-dorong. Para peneliti percaya bahwa wawasan ini dapat “memandu perancangan baterai lithium-ion nan lebih berkekuatan dan lebih sigap pengisiannya.” Dalam bumi nan semakin haus daya, di mana baterai solid-state untuk drone dan robot mulai diproduksi massal, pemahaman mendasar seperti ini sangat berharga.
Dan ada bingkisan tak terduga. Selama penelitian, tim secara tidak sengaja menemukan bahwa mengubah komposisi elektrolit rupanya memengaruhi laju interkalasi. Ini adalah petunjuk berbobot lainnya. Investigasi lanjutan berasas temuan ini berpotensi mengungkap cara-cara nan lebih efisien untuk menciptakan baterai nan lebih kuat dan lebih cepat. Bayangkan smartphone Anda terisi penuh dalam hitungan menit, alias laptop nan bisa bekerja seharian penuh tanpa colokan—impian nan sekarang selangkah lebih dekat menuju kenyataan.
“Apa nan kami minta dapat diwujudkan oleh pekerjaan ini adalah membikin reaksinya menjadi lebih sigap dan lebih terkendali, nan dapat mempercepat pengisian dan pengosongan,” tambah Bazant. Kontrol nan lebih baik atas proses esensial ini juga dapat berkontribusi pada keamanan baterai, membantu mencegah kesalahan fatal nan membikin baterai laptop sigap bocor dan rusak.
Jadi, lain kali Anda mengisi daya smartphone alias menyetir mobil listrik, ingatlah bahwa di dalam perangkat tersebut terdapat tarian rumit antara ion dan elektron—sebuah tarian nan rahasianya akhirnya terungkap. Terobosan dari MIT ini bukanlah akhir, melainkan awal babak baru dalam revolusi penyimpanan energi, membawa kita lebih dekat ke masa depan di mana kekuatan dan kecepatan ada di genggaman tangan.
