Courtesy of InterestingEngineering

Rahasia Baterai Tahan Lama: Kimia Material Penting dari Elektroda Tebal

Menemukan faktor utama yang menyebabkan degradasi pada baterai dengan elektroda tebal dan menawarkan metode baru untuk meningkatkan efisiensi dan daya tahan baterai tersebut.

10 Jul 2025, 20.56 WIB

148 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian menunjukkan bahwa kimia material adalah faktor kunci dalam kinerja baterai, lebih dari hanya struktur fisiknya.
Hot spots dalam elektroda tebal dapat menyebabkan kerusakan dan kapasitas energi yang terbuang.
Metrik baru yang disebut 'reaksi uniformitas' dapat membantu insinyur dalam merancang elektroda tebal yang lebih efisien.

Houston, Amerika Serikat - Para peneliti di Rice University menemukan bahwa kimia dalam material baterai jauh lebih penting daripada struktur fisiknya untuk membuat baterai yang tahan lama dan kuat. Mereka fokus pada elektroda tebal yang biasanya bisa menyimpan lebih banyak energi, tetapi sering gagal lebih cepat.

Dengan menggunakan teknologi pencitraan sinar-X yang sangat akurat, mereka dapat melihat bagaimana energi bergerak di dalam baterai secara langsung. Mereka menyadari bahwa pada beberapa material, reaksi kimia lebih aktif di permukaan, sementara bagian dalamnya hampir tidak terpakai, menyebabkan hot spots dan kerusakan internal.

Selain itu, mereka membandingkan dua material populer untuk baterai lithium-ion, yaitu lithium iron phosphate (LFP) dan campuran nikel mangan kobalt (NMC). Mereka menemukan bahwa NMC memiliki reaksi yang lebih merata dan stabil daripada LFP yang cenderung memiliki hot spots pada permukaan.

Penelitian ini membuktikan bahwa sifat termodinamika dan kimia material adalah faktor utama yang mengatur bagaimana reaksi menyebar di elektroda tebal. Oleh karena itu, memahami dan memilih material yang tepat sangat penting untuk meningkatkan performa baterai masa depan.

Untuk membantu pemilihan material, para peneliti mengembangkan sebuah metrik baru bernama reaction uniformity number yang mengukur seberapa merata reaksi kimia terjadi dalam elektroda tebal. Ini dapat menjadi panduan penting dalam desain baterai yang efisien dan tahan lama.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/energy/rice-scientists-target-secret-hot-spots

Analisis Ahli

Ming Tang

"Kimia material menentukan distribusi reaksi dalam elektroda tebal, yang menjadi kunci utama menghindari degradasi baterai."

Zeyuan Li

"Seperti menyirami spons tebal yang tidak merata, reaksi yang tidak homogen dalam baterai menyebabkan hot spots dan mempercepat kegagalan baterai."

Analisis Kami

"Penemuan ini merupakan lompatan penting karena selama ini perhatian berlebih terfokus pada struktur fisik tanpa memperhitungkan aspek kimiawi yang ternyata mendominasi performa baterai. Pendekatan kombinasi kimia dan struktur akan mendorong inovasi baterai yang mampu mengatasi kendala kapasitas dan umur pakai dengan lebih efektif."

Prediksi Kami

Dengan pemahaman baru tentang peran kimia internal, baterai masa depan akan memiliki performa yang lebih stabil dan tahan lama sehingga dapat mempercepat adopsi kendaraan listrik dan perangkat elektronik tenaga tinggi.

Pertanyaan Terkait

Apa yang ditemukan oleh peneliti di Rice University?

Peneliti di Rice University menemukan bahwa kimia internal material lebih penting daripada struktur fisiknya dalam baterai yang tahan lama dan berkapasitas tinggi.

Mengapa elektroda tebal sering mengalami masalah dalam baterai?

Elektroda tebal sering mengalami masalah karena reaksi yang tidak merata, menghasilkan 'hot spots' dan menyebabkan kerusakan lebih cepat.

Apa yang dimaksud dengan 'hot spots' dalam konteks baterai?

'Hot spots' adalah area di dalam baterai di mana reaksi kimia terjadi secara tidak merata, menyebabkan pemanasan dan kerusakan.

Bagaimana tim peneliti mengamati aliran energi dalam baterai?

Tim peneliti menggunakan pencitraan X-ray resolusi tinggi untuk mengamati aliran energi dalam baterai secara real-time.

Apa itu 'reaksi uniformitas' dan bagaimana itu membantu dalam desain baterai?

'Reaksi uniformitas' adalah metrik baru yang dikembangkan untuk menilai kinerja material dalam elektroda tebal berdasarkan struktur fisik dan sifat kimianya.