Baterai logam natrium mencapai pengisian daya ultra cepat dan kapasitas 90% setelah 2.000 siklus
Para peneliti di Tiongkok telah mengembangkan elektrolit kuasi-padat baru yang dapat membantu baterai logam natrium mengisi daya lebih cepat, bertahan lebih lama, dan beroperasi lebih aman. Tim dari Southeast University, bekerja sama dengan HiNa Battery Technology dan Yangzhou University, merancang elektrolit mediator ganda yang mengatasi dua tantangan utama dalam baterai logam natrium: transportasi natrium-ion yang lambat dan antarmuka yang tidak stabil yang dapat menyebabkan pertumbuhan dendrit dan kegagalan baterai. Baterai natrium semakin menarik perhatian sebagai alternatif berbiaya lebih rendah dibandingkan sistem litium-ion karena natrium tersedia secara luas dan tidak terlalu rentan terhadap kendala rantai pasokan. Namun, mencapai pengisian cepat tanpa mengorbankan siklus hidup masih sulit dilakukan. Para peneliti melaporkan bahwa elektrolit baru mereka menghasilkan angka transferensi ion natrium sebesar 0,94 dengan tetap mempertahankan konduktivitas ionik sebesar 1,3 mS cm⁻¹. Elektrolit kuasi-padat konvensional biasanya mencatat angka transferensi antara 0,4 dan 0,7, sehingga membatasi kinerja pengisian daya. Aliran ion lebih cepat Elektrolit menggunakan kombinasi ion timah (Sn²⁺) dan ion difluoro(oxalato)borate (DFOB⁻). Bersama-sama, mereka mengatur struktur elektrolit dan pergerakan ion natrium. Menurut para peneliti, DFOB⁻ melemahkan interaksi antara ion natrium dan jaringan polimer, sehingga melepaskan lebih banyak ion natrium untuk bergerak melalui elektrolit. Simulasi menunjukkan laju difusi ion natrium mencapai 16,8 Ų ns⁻¹, kira-kira enam kali lebih cepat dibandingkan yang terlihat pada elektrolit cair konvensional. Bahan tersebut juga membentuk lapisan pelindung pada kedua elektroda baterai selama pengoperasian. Pada anoda logam natrium, ion timah menciptakan antarmuka kaya paduan natrium-timah yang mendorong pengendapan natrium yang seragam. Di katoda, DFOB⁻ membantu membentuk lapisan pelindung tipis dan kuat secara mekanis yang mengurangi degradasi elektrolit. Elektrolit tingkat lanjut membantu baterai natrium mengisi daya lebih cepat dan bertahan lebih lama. Kredit -Southeast University Desain dual-interlocked juga meningkatkan stabilitas elektrolit secara keseluruhan dengan menyeimbangkan koordinasi ion dalam jumlah besar dan pada antarmuka, memastikan transportasi natrium lebih lancar dalam kondisi arus tinggi. Hal ini mengurangi polarisasi konsentrasi dan membantu mempertahankan kinerja yang konsisten selama siklus pengisian cepat baik dalam konfigurasi simetris maupun sel penuh. Lapisan antarmuka ini dirancang untuk menekan dendrit, struktur logam seperti jarum yang dapat memicu korsleting dan memperpendek masa pakai baterai. Hasil kinerja termasuk yang terkuat yang dilaporkan untuk sistem baterai logam natrium. Stabilitas siklus panjang Dalam pengujian laboratorium, sel natrium simetris dioperasikan selama 6.000 jam tanpa kegagalan terkait dendrit pada kerapatan arus 0,1 mA cm⁻². Sistem juga mencapai kerapatan arus kritis sebesar 3,0 mA cm⁻². Saat dipasangkan dengan katoda natrium vanadium fosfat, baterainya tetap menghasilkan 80,1 mAh g⁻¹ bahkan pada kecepatan pengisian daya ultra cepat yang setara dengan pengisian daya penuh dalam waktu sekitar empat menit. Sel-sel tersebut juga mempertahankan 90 persen kapasitasnya setelah 2.000 siklus pengisian-pengosongan pada tingkat pengisian tinggi sebesar 3C. Elektrolitnya tetap stabil hingga 4,7 volt, sehingga berpotensi memperluas kompatibilitasnya dengan bahan katoda bertegangan lebih tinggi. Para peneliti juga melakukan lebih dari sekadar pengujian sel berbentuk koin. Sel kantong bebas tekanan terus beroperasi sambil dilipat berulang kali dan mampu memberi daya pada ponsel pintar. Konfigurasi baterai dengan muatan tinggi dan kimia katoda alternatif juga menunjukkan hasil yang menjanjikan. Tim tersebut mengatakan pendekatan ini dapat diperluas ke baterai logam litium dan kalium namun tetap kompatibel dengan metode pembuatan baterai yang ada. Studi ini dipublikasikan di jurnal Nano-Micro Letters.
Diterbitkan : 2026-06-04 20:45:00
sumber : interestingengineering.com
