Teknologi Elektrolit Baru dari CUHK Menyelesaikan Masalah Keamanan Baterai Lithium-Ion

Dari baterai yang dapat diisi ulang di perangkat elektronik portabel hingga sumber daya untuk sepeda listrik dan kendaraan energi baru, kecelakaan keselamatan yang disebabkan oleh kebakaran dan pembakaran baterai lithium-ion semakin menjadi fokus perhatian global. Menurut laporan CNN pada tanggal 22, teknologi baru yang dikembangkan oleh tim penelitian dari Universitas Cina di Hong Kong (CUHK) dapat secara signifikan mengurangi risiko ledakan dan kebakaran baterai lithium-ion, dan teknologi ini diharapkan dapat diterapkan secara komersial dalam 3 hingga 5 tahun ke depan.

Laporan tersebut menunjukkan bahwa baterai lithium-ion telah banyak digunakan dalam berbagai perangkat mulai dari smartphone hingga kendaraan energi baru. Peneliti menyatakan bahwa baterai lithium-ion memiliki keamanan yang baik dalam skenario penggunaan normal, tetapi penggunaan yang tidak tepat dapat menyebabkan bahaya kebakaran dan bahkan konsekuensi fatal dalam kasus ekstrem. Alasannya adalah bahwa elektrolit yang diisi di dalam baterai lithium-ion mudah terbakar. Ketika terkena tusukan fisik, pengisian berlebih, kondisi suhu dan kelembapan ekstrem, atau cacat proses produksi, baterai akan secara bertahap kehilangan stabilitas. Begitu terjadi anomali, suhu baterai akan meningkat dengan cepat dan menyalakan elektrolit, sehingga memicu reaksi berantai berbahaya yang dikenal sebagai "thermal runaway". Data statistik yang relevan menunjukkan bahwa hanya pada tahun 2024, tercatat 89 insiden asap, kebakaran, atau anomali suhu tinggi yang terkait dengan baterai di sektor transportasi penerbangan sipil global; dalam kehidupan sehari-hari, kecelakaan kebakaran baterai pada sepeda listrik, skuter listrik, dan perangkat lainnya juga tidak jarang terjadi.

Untuk mengatasi titik sakit keamanan ini, komunitas penelitian ilmiah global telah secara aktif melakukan penelitian teknologi, seperti mengembangkan elektrolit padat atau gel yang tahan suhu tinggi untuk menggantikan elektrolit cair tradisional. Namun, solusi semacam itu memerlukan modifikasi besar-besaran pada lini produksi baterai yang ada, yang secara signifikan meningkatkan ambang batas industrialisasi dan membatasi kecepatan pemasyarakatan teknologi. Sebaliknya, skema optimisasi baterai lithium-ion baru yang diusulkan oleh tim CUHK hanya perlu mengganti komponen kimia dalam elektrolit yang ada tanpa mengubah tautan inti dari proses produksi.

Peneliti dari tim menjelaskan bahwa penyebab utama kebakaran baterai lithium-ion adalah dekomposisi elektrolit di bawah tekanan tinggi, yang melepaskan sejumlah besar panas dan memicu reaksi berantai. Elektrolit yang baru dikembangkan mengadopsi sistem pelarut biner, yang dapat secara akurat memblokir proses reaksi berbahaya ini. Dalam kondisi suhu normal, pelarut pertama dapat mempertahankan kepadatan struktur kimia internal baterai, memastikan keluaran kinerja baterai yang normal; ketika suhu baterai meningkat secara abnormal, pelarut kedua akan dengan cepat mengaktifkan mekanisme perlindungan, mencegah risiko kebakaran dari sumbernya dengan melonggarkan struktur kimia dan memperlambat reaksi yang terkait dengan pelarian termal.

CNN mengutip data uji laboratorium yang menunjukkan bahwa setelah baterai lithium-ion yang mengadopsi teknologi baru ini ditusuk oleh paku, suhu hanya naik sebesar 3,5 derajat Celsius; sebaliknya, suhu baterai lithium-ion tradisional melonjak hingga 555 derajat Celsius di bawah kondisi uji yang sama. Para peneliti menekankan bahwa skema teknis ini tidak akan berdampak negatif pada kinerja inti dan masa pakai baterai. Uji coba telah menunjukkan bahwa setelah 1000 siklus pengisian-pengosongan, kapasitas baterai masih dapat mempertahankan lebih dari 80% dari nilai awal, sepenuhnya memenuhi persyaratan aplikasi komersial.

Perlu dicatat bahwa karena teknologi ini hanya melibatkan penggantian komponen elektrolit tanpa perlu memodifikasi lini produksi yang ada, ia memiliki kondisi dasar untuk industrialisasi yang cepat. Diperkirakan bahwa setelah produksi skala besar, biaya baterai lithium-ion yang mengadopsi teknologi ini akan pada dasarnya sama dengan produk arus utama saat ini. Saat ini, teknologi terkait telah memasuki tahap kemajuan komersialisasi. Donald Finnegan, seorang ilmuwan senior di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional AS, mengomentari: "Terobosan teknologi ini sangat menggembirakan, yang berarti bahwa baterai lithium-ion di masa depan akan mampu bertahan dalam kondisi kerja ekstrem seperti suhu tinggi dan hubung singkat, secara fundamental menghindari risiko kebakaran."