Pengembangan Baterai Lithium-Sulfur dengan Nanokarbon Untuk Peningkatan Efisiensi

Di era modern saat ini baterai menjadi salah satu komponen penting untuk menjalankan sebuah perangkat elektronik. Baterai banyak digunakan karena saat ini banyak perangkat yang membutuhkan tenaga listrik seperti ponsel, laptop, dan mobil listrik. Baterai memiliki beberapa keunggulan seperti tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca, bahan baku yang dapat diperoleh dari sumber daya yang berkelanjutan, dan dapat didaur ulang dengan mudah, sehingga baterai dianggap ramah lingkungan. Namun dari beberapa keunggulan tersebut, baterai masih memiliki kekurangan seperti kapasitas yang rendah, waktu pengisian baterai yang lama, dan biaya yang mahal.

Pengembangan baterai agar lebih efisien terus dilakukan untuk mencapai salah satu Sustainable Development Goals (SDGs) poin 7 yaitu “Affordable and Clean Energy”. Pengembangan baterai lithium-sulfur dilakukan karena masih memiliki masalah mengenai keamanan dan stabilitas dari baterai tersebut. Penggunaan nanokarbon menjadi salah satu cara untuk meningkatkan keamanan dari stabilitas baterai.

Penggunaan Nanokarbon

Nanokarbon merupakan sebuah material berukuran nano yang memiliki, konduktivitas listrik yang baik, dan memiliki tingkat stabilitas kimia yang tinggi. Dalam baterai lithium-sulfur telah ditemukan sebuah serat komposit yang optimal dalam pembuatan baterai yang terbuat dari larutan prekursor terner. Dalam larutan tersebut terkandung 20% karbon nanotube sehingga memberikan kapasitas debit awal tinggi 1610 mAh g−1 pada 0.2C dan stabilitas siklus pada 1106 mAh g−1 pada 1C lebih dari 500 siklus dan dapat diamati pada grafik dibawah ini.

Gambar 1. Hubungan antara spesifik capacity, cycle number, dan coulombic efficiency.

Pengoptimalisasi kinerja baterai lithium-sulfur pada katoda juga dapat dilakukan dengan menggunakan multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) dengan mengoksidasi sebagai material konduktif dan poly (acrylic acid), oksidasi MWCNTs meningkatkan dispersi selama persiapan elektroda dan meningkatkan adsorpsi polisulfida lithium selama reaksi elektrokimia, pada akhirnya meningkatkan kapasitas pemakaian. Selain itu modifikasi pada permukaan bahan penghantar (MWCNTs) akan meningkatkan dispersi slurry, hal ini terjadi karena adanya kelompok fungsional oksigen yang melimpah, sehingga meningkatkan konduktivitas dan kinerja siklus katoda. Hingga saat ini pengembangan baterai lithium-sulfur terus dilakukan karena memiliki potensi besar untuk meningkatkan teknologi penyimpanan energi, terutama dalam konteks kendaraan listrik dan elektronik portabel.

Referensi:

A. Abdul, Y. Yao, R. Shah, P. Qi, and L. Miao, High-performance lithium sulfur batteries enabled by a synergy between sulfur and carbon nanotubes, Energy Storage Mater., vol. 16, no. March 2018, pp. 194–202, 2019.

Gwang-Hun Kim, You-Jin Lee, Jun-Woo Park, Asif Raza, Muhammad Bilal Raza, Doohun Kim, Minjoon Park, Haeyoung Choi, Enhanced performance of lithium-sulfur battery cathode via composition optimization using modified MWCNTs as a conductive material and poly (acrylic acid) as a binder,International Journal of Electrochemical Science,Volume 18, Issue 8,2023,100217,ISSN 1452-3981,https://doi.org/10.1016/j.ijoes.2023.100217 .

Penulis:

Putu Raditya Yudha Wiradi (162221044)