Tekanan Udara Bisa Gandakan Umur Baterai EV, Begini Temuan Cambridge

Telset.id – Tim peneliti dari University of Cambridge menemukan bahwa memberikan tekanan fisik yang tepat pada baterai lithium-ion dapat menggandakan masa pakainya. Temuan ini menawarkan pendekatan baru yang tidak mengubah komposisi kimia baterai, melainkan berfokus pada aspek desain mekanis.

Penelitian yang diterbitkan di jurnal Nature Energy ini mengungkapkan bahwa baterai lithium-ion secara alami mengembang dan menyusut saat proses pengisian dan pengosongan. Pergerakan ini, yang oleh Cambridge dianalogikan seperti proses bernapas, menimbulkan tekanan mekanis berulang yang berkontribusi pada degradasi sel.

Untuk mempelajari fenomena ini, para peneliti mengembangkan perangkat khusus yang memberikan tekanan stabil pada sel baterai lithium-ion tipe kantong (pouch cells) menggunakan bellow pneumatik. Alat ini bertindak seperti bantalan udara yang dapat menyesuaikan diri, sekaligus mengukur perubahan ketebalan baterai selama siklus pengisian.

Hasil penelitian menunjukkan adanya titik manis tekanan (sweet spot) yang optimal. Pada tekanan sekitar 12,5 bar, atau setara dengan 181 psi, sel baterai bertahan dua kali lebih lama dibandingkan sel yang diuji pada tekanan lebih rendah atau lebih tinggi. Temuan ini berarti bahwa baterai tidak boleh dibiarkan “bernapas” secara bebas, namun juga tidak boleh ditekan secara berlebihan.

Studi ini mengidentifikasi dua mode kegagalan yang berbeda tergantung pada tekanan yang diberikan. Ketika tekanan terlalu rendah, retakan pada katoda (cathode cracking) semakin cepat terjadi. Sebaliknya, ketika tekanan terlalu tinggi, muncul endapan litium pada anoda (lithium plating) yang juga berbahaya bagi masa pakai dan keamanan baterai. Dengan demikian, terdapat masalah Goldilocks yang harus dipecahkan, bukan sekadar solusi langsung.

Pendekatan ini menarik karena tidak menyentuh aspek kimia baterai, melainkan melihat masalah dari perspektif desain mekanis. Baterai EV dapat memperoleh manfaat jika ditempatkan di bawah kondisi mekanis yang tepat. Namun, sistem harus mampu menjaga tekanan tetap stabil seiring baterai mengembang, menyusut, menua, dan berubah bentuk.

Penelitian ini masih dalam tahap awal dan diuji dalam skala laboratorium. Temuan ini belum akan langsung diterapkan pada mobil listrik tahun depan. Cambridge telah mengajukan paten melalui Cambridge Enterprise. Tantangan selanjutnya adalah mencari cara untuk menerapkan ide kontrol tekanan ini pada paket baterai komersial.

Para peneliti menekankan bahwa peningkatan masa pakai baterai ini dicapai tanpa mengubah material aktif, elektrolit, atau kimia dasar baterai. Hal ini membuka jalan bagi pendekatan baru dalam pengembangan baterai yang lebih tahan lama.

Implikasinya bagi industri kendaraan listrik cukup signifikan. Jika berhasil diimplementasikan secara komersial, teknologi ini dapat mengurangi frekuensi penggantian baterai dan menekan biaya kepemilikan kendaraan listrik. Namun, masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memastikan efektivitas dan keamanan metode ini dalam skala besar.

Penemuan ini menunjukkan bahwa inovasi dalam teknologi baterai tidak selalu harus berasal dari perubahan kimia yang rumit. Terkadang, solusi sederhana seperti kontrol tekanan fisik dapat memberikan dampak yang besar terhadap performa dan umur baterai.

Studi dari University of Cambridge ini menjadi pengingat bahwa pendekatan interdisipliner, yang menggabungkan ilmu material dan teknik mesin, dapat menghasilkan terobosan yang tidak terduga. Ke depannya, produsen baterai mungkin perlu mempertimbangkan aspek tekanan mekanis dalam desain produk mereka.

Meskipun masih jauh dari aplikasi komersial, temuan ini memberikan harapan baru bagi pengembangan baterai yang lebih awet dan andal. Dengan terus melakukan riset dan pengembangan, bukan tidak mungkin teknologi ini akan menjadi standar baru dalam industri baterai di masa depan.