Ditikam, dipotong, diserang, dipelintir – para ilmuwan membuat baterai baru yang dapat diregangkan untuk penyiksaan ekstrem, dan mempertahankan 90% dari kapasitasnya
Para ilmuwan telah menciptakan baterai hidrogel yang dapat diregangkan, fleksibel, dan penyembuhan diri yang bebas dari komponen beracun dan masalah terkait kelembaban yang sebelumnya menghalangi produk tersebut. Para peneliti menunjukkan ketahanannya dengan memotong, menikam, dan memelintirnya secara agresif.
Baterai lithium-ion lunak (Li-ion) konvensional telah menderita degradasi kinerja yang muncul dari penetrasi kelembaban. Mereka juga menimbulkan risiko keselamatan potensial dari elektrolit beracun dan mudah terbakar, kata para ilmuwan.
Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti mengembangkan elektrolit dengan garam lithium bebas fluor. Mereka menguraikan temuan mereka dalam sebuah penelitian yang diterbitkan 9 April di jurnal Kemajuan Sains.
Baterai hidrogel menggunakan elektrolit berbasis air, yang tidak mudah terbakar dan kurang rentan terhadap bocor atau ledakan daripada baterai li-ion. Baterai Li-ion peregangan prototipe menggunakan hidrogel sebagai elektrolit dan pemisah. Karena mereka bebas fluor, mereka juga lebih aman bagi lingkungan dan kurang beracun bagi manusia, kata para ilmuwan dalam penelitian ini.
Abadi 'siksaan'
Tim menguji baterai prototipe dalam berbagai situasi yang mereka gambarkan sebagai “penyiksaan”. Perangkat diserang dengan bilah tajam, memotong, ditikam, dipelintir, dan terpapar panas dan kelembaban yang ekstrem.
Baterai mempertahankan atau mempertahankan operasi stabil dan menunjukkan operasi ambien yang stabil untuk lebih dari 500 siklus pengisian daya lebih dari satu bulan.
Hidrogel mempertahankan kadar air 19% pada kelembaban relatif 50%, memungkinkan operasi baterai yang efektif tanpa kemasan yang kaku. Sebaliknya, baterai Li-ion standar sering membutuhkan kemasan hermetis yang kaku untuk memberikan perlindungan yang cukup bagi mereka agar berfungsi dengan baik.
Paket hidrogel, elektrolit, dan elastomer penyembuhan diri memungkinkan baterai untuk mendapatkan kembali sekitar 90% dari kapasitas aslinya, bahkan setelah mengalami pemotongan.
Elektrolit berbasis air baterai hidrogel bergantung pada struktur polimer, yang mengurangi kepadatan material tetapi, akibatnya, membatasi kapasitas penahan muatan. Li-ion dapat mencapai 200 hingga 300 watt jam per kilogram (WH/kg), sedangkan baterai hidrogel berkisar dari 50 hingga 150 WH/kg.
Baterai tradisional lebih cocok untuk aplikasi berenergi tinggi, seperti kendaraan listrik dan penyimpanan daya skala besar. Baterai hidrogel, di sisi lain, lebih baik untuk elektronik fleksibel generasi berikutnya. Ini termasuk produk-produk seperti pelacak kebugaran yang fleksibel, biosensor dan monitor kesehatan yang tertanam dalam pakaian, serta pakaian pintar dengan elemen pemanas bawaan atau layar LED. Karakteristik penyembuhan diri mereka berarti bahwa operasi dapat dilanjutkan tanpa gangguan atau kebutuhan untuk penggantian.
Eksplorasi ruang juga akan mendapat manfaat dari peningkatan ketahanan baterai yang mampu fleksibilitas dan penyembuhan diri, seperti halnya robot bawah air, yang memiliki kebutuhan tambahan untuk ketahanan air dan toleransi garam.
