Baterai solid-state keramik baru untuk militer, teknologi luar angkasa mampu bertahan pada suhu 302°F
Tim peneliti yang dipimpin Universitas Tsinghua di Tiongkok telah mengembangkan baterai lithium-ion solid-state (ACMLB) berukuran kecil yang seluruhnya terbuat dari keramik yang dirancang untuk memberi daya pada elektronik mini dengan aman di lingkungan ekstrem. Ini menangani panas yang hebat tanpa mengeluarkan keringat. Menurut penelitian, pembangkit listrik kecil ini beroperasi dengan sempurna pada suhu hingga 150°C (302°F). Dan bahkan dapat bertahan dari guncangan termal yang tiba-tiba dan terik pada suhu 300°C (572°F) selama 20 detik. “ACMLB menunjukkan kinerja elektrokimia yang luar biasa pada rentang suhu yang luas (0°C–150°C),” para peneliti mencatat dalam makalah studinya. Lebih lanjut ia menambahkan bahwa baterai ini “menawarkan sifat tidak mudah terbakar dan keamanan yang tinggi, memberikan solusi daya yang andal dan berkinerja tinggi untuk perangkat elektronik mini yang dapat dipakai.” Baterai tahan panas Baterai lithium-ion standar banyak digunakan karena kepadatan energinya yang tinggi, namun elektrolit cair yang mudah menguap menimbulkan risiko mudah terbakar dan ledakan yang parah bila terkena panas tinggi atau kerusakan fisik. Bahaya keselamatan ini membatasi penggunaannya di lingkungan yang keras seperti peralatan luar angkasa, aplikasi militer, dan sensor Internet of Things (IoT) industri. Baterai lithium solid-state menawarkan alternatif yang tidak mudah terbakar dengan mengganti cairan dengan media padat, namun mengembangkan versi keramik untuk perangkat mini sangatlah sulit. Hal ini disebabkan oleh trade-off antara ketebalan dan kekuatan, yang membuat lapisan keramik cukup tipis untuk mikroelektronika sehingga sangat mengurangi kekuatan strukturalnya. Untuk mengatasinya, tim Tsinghua menggunakan trik manufaktur yang brilian: menumpuk beberapa lapisan keramik. Penumpukan multilapis memecahkan masalah rekayasa klasik elektrolit oksida: menjadikannya cukup tipis untuk kepadatan energi tinggi sekaligus menjaganya cukup kuat untuk mencegah kegagalan mekanis. Arsitektur penumpukan ini juga meningkatkan kapasitas sel individual. Selama proses co-sintering (memanaskan bahan secara bersamaan), lapisan kimia khusus terbentuk secara alami pada batasnya. Lapisan mikroskopis ini mengisi setiap celah internal, merekatkan baterai sekaligus memungkinkan ion litium melewatinya. Penggunaan pada perangkat mini Proses ini menghasilkan baterai yang sangat dapat disesuaikan dan dapat ditumpuk, yang dapat disesuaikan dengan mudah agar sesuai dengan perangkat yang berbeda namun tetap stabil sempurna di berbagai suhu. Baterai keramik berdesain baru ini beroperasi pada suhu 150°C — suhu yang dapat menyebabkan baterai ponsel cerdas normal membengkak, pecah, atau meledak akibat bahan kimia dalam hitungan menit. Selama pengujian pada suhu ruangan, baterai terbukti sangat stabil, mempertahankan lebih dari 76 persen kapasitas aslinya setelah 100 siklus pengisian daya sambil mempertahankan keluaran daya yang stabil. Makalah penelitian menjelaskan secara teknis: “ACMLB 10-paralel yang mengalami siklus jangka panjang pada suhu kamar dengan kerapatan arus 50 μA cm−2 menunjukkan kapasitas awal 105 μAh, mempertahankan 80 μAh setelah 100 siklus, yang setara dengan tingkat retensi kapasitas sebesar 76,2%.” Menariknya, ia tidak memerlukan tekanan eksternal untuk mempertahankan bentuknya. Bahkan lebih baik lagi, ini dapat diproduksi di udara normal daripada di laboratorium vakum kedap udara yang mahal, sehingga menurunkan potensi biaya produksi. “Ini benar-benar tidak mudah terbakar dan mempertahankan integritas struktural di bawah pembakaran eksternal yang berkelanjutan dan memiliki stabilitas termal yang sangat baik di udara, secara signifikan mengungguli baterai dengan cairan, polimer atau elektrolit komposit dalam hal keamanan,” studi tersebut mencatat. Di masa depan, para peneliti yakin inovasi ini berpotensi mempercepat komersialisasi perangkat elektronik solid-state untuk perangkat mini dan wearable. Kepadatan energinya yang tinggi dan profil keamanannya yang tidak mudah terbakar menjadikannya ideal untuk teknologi generasi mendatang, termasuk sensor pintar, gadget luar angkasa, dan aplikasi militer. Temuan ini dipublikasikan di jurnal Matter.
Diterbitkan : 2026-06-25 11:33:00
sumber : interestingengineering.com
