Baterai lithium-sulfur baru menerobos "kemacetan" energi tinggi dan usia kehidupan baterai.
Baterai lithium-sulfur yang inovatif mempertahankan 601.54mAh/g bahkan setelah 300 siklus.
"Bahkan setelah 300 siklus, kapasitasnya tetap pada 601,54mAh/g, dengan penurunan kapasitas rata-rata hanya 0,16% per siklus, jauh melampaui material Y-50@S komersial," simpul universitas tersebut dalam siaran pers.
Para ilmuwan di Pusat Penelitian Baterai Generasi Berikutnya dari Institut Penelitian Listrik Korea telah berhasil mengatasi hambatan teknis utama baterai litium-sulfur dalam hal kepadatan energi dan siklus hidup baterai, serta mengembangkan prototipe baterai litium-sulfur area luas dengan kepadatan energi tinggi dan siklus hidup panjang. Makalah penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Advanced Science.
Baterai litium-sulfur menggunakan sulfur sebagai elektroda positif dan litium metalik sebagai elektroda negatif. Kepadatan energi teoritisnya lebih dari delapan kali lipat dari baterai litium-ion, sehingga sangat menjanjikan untuk aplikasi di masa mendatang. Selain itu, baterai litium-sulfur menggunakan unsur sulfur yang melimpah, bukan unsur tanah jarang yang mahal, yang tidak hanya berbiaya rendah tetapi juga ramah lingkungan. Baterai litium-sulfur yang ringan dan tahan lama dipandang sebagai teknologi utama di sektor transportasi.
Namun, baterai litium-sulfur menghasilkan zat antara yang disebut litium polisulfida selama proses pengisian dan pengosongan daya. Litium polisulfida dapat berpindah antara elektroda positif dan negatif baterai, memicu reaksi kimia yang tidak diinginkan yang mengurangi masa pakai dan kinerja baterai. Hal ini selalu menjadi batu sandungan dalam perjalanan menuju komersialisasi baterai litium-sulfur.
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti menggabungkan karbon nanotube berdinding tunggal (SWCNT/Combined Single-Walled Carbon Nanotubes) dengan gugus fungsi oksigen. SWCNT adalah material baru dengan kekuatan melebihi baja dan konduktivitas yang sebanding dengan tembaga, sementara gugus fungsi oksigen meningkatkan dispersi SWCNT dalam baterai. Kombinasi SWCNT dan gugus fungsi oksigen menstabilkan elektroda, secara efektif mengendalikan pelarutan dan difusi polisulfida litium, dan secara signifikan mengurangi hilangnya bahan aktif sulfur.
Pada saat yang sama, fleksibilitas tinggi SWCNT dan hidrofilisitas gugus fungsi oksigen memungkinkan elektroda membentuk permukaan yang seragam dan halus selama proses pembuatan, yang membantu merancang dan memproduksi baterai berkapasitas tinggi dan berukuran besar.
Tim peneliti membuat elektroda tebal fleksibel berukuran 50 mm x 60 mm dan merakitnya menjadi prototipe baterai lithium-sulfur tipe kantong 1000 mAh. Hasil pengujian menunjukkan bahwa prototipe memiliki kinerja yang sangat baik dan masih dapat mempertahankan lebih dari 85% kapasitasnya bahkan setelah 100 siklus pengisian dan pengosongan daya.
Teknologi terkini tidak hanya memecahkan kesulitan teknis baterai litium-sulfur, tetapi juga mewujudkan desain dan pengembangan prototipe elektroda fleksibel berkapasitas tinggi dan berukuran luas, yang meletakkan dasar yang kokoh bagi aplikasi komersial baterai litium-sulfur generasi berikutnya.
