Lompatan EV berikutnya: Teknologi elektroda kering baru menjanjikan jangkauan yang lebih jauh dan pengisian daya yang cepat
Peneliti Korea Selatan telah mengembangkan teknologi manufaktur elektroda kering butiran grafit dengan kontrol bentuk baru untuk anoda baterai. Pengembangannya berasal dari Korea Institute of Materials Science (KIMS) dan Korea Electrotechnology Research Institute (KERI). Teknologi gabungan ini secara bersamaan dapat memperluas jangkauan mengemudi kendaraan listrik, memangkas waktu pengisian daya, dan menurunkan biaya produksi. “Teknologi ini menghadirkan pendekatan baru yang mampu mengatasi keterbatasan proses elektroda kering berbasis PTFE konvensional,” kata Jihee Yoon, peneliti senior di Korea Institute of Materials Science. “Kami berharap teknologi ini dapat diterapkan pada baterai EV generasi berikutnya yang memerlukan kepadatan energi tinggi dan kinerja pengisian cepat.” Ilustrasi skema proses fabrikasi butiran dengan bentuk terkontrol menggunakan teknologi pengeringan semprot. Kredit: KIMS Manufaktur ramah lingkungan Meningkatnya permintaan akan kendaraan listrik dan penyimpanan energi telah mempercepat perlombaan global untuk baterai dengan kepadatan lebih tinggi, pengisian lebih cepat, dan tahan lama. Produsen mobil telah lama menerapkan manufaktur elektroda kering sebagai solusi untuk baterai. Ini benar-benar melewatkan proses bubur basah standar. Pendekatan metode kering memungkinkan produsen mobil mengurangi jejak pabrik dan mengurangi emisi karbon dengan menghilangkan pelarut kimia beracun dan oven industri yang boros energi. Namun, proses ini menyimpan masalah besar: proses ini menggunakan polytetrafluoroethylene (PTFE), bahan pengikat kontroversial yang menimbulkan komplikasi kinerja dan lingkungan. Lebih dikenal konsumen sebagai Teflon, PTFE bertindak sebagai lem mikroskopis yang menyatukan komponen-komponen kering. Namun, PTFE adalah anggota dari keluarga PFAS yang “mengandung bahan kimia selamanya.” Bahan ini dikenal mudah terdegradasi di dalam lingkungan elektrokimia yang keras pada anoda baterai, dan bahan ini menghadapi larangan lingkungan yang ketat di berbagai belahan dunia. Hingga saat ini, industri percaya bahwa membuat elektroda kering tanpa PTFE secara praktis tidak mungkin dilakukan. Tim peneliti Korea Selatan memutuskan untuk mencoba sesuatu yang berbeda. PTFE diganti dengan sistem pengikat ramah lingkungan berstandar industri (CMC-SBR) yang sudah banyak digunakan dalam produksi baterai basah sehari-hari. Namun memasukkan lem baru ke dalam campuran saja tidak cukup; bahan mentahnya sendiri memerlukan desain ulang fisik yang menyeluruh. Anoda baterai standar menggunakan partikel grafit datar seperti pelat. Ketika ditekan hingga kering, partikel-partikel datar ini sejajar sempurna, menyerupai setumpuk kartu yang ditumpuk rapat. Hal ini menciptakan kemacetan besar bagi ion litium, yang terpaksa melakukan perjalanan jauh, memutar memutar di sekitar tepi pelat hanya untuk melintasi elektroda. Untuk mengatasinya, para peneliti beralih ke pengeringan semprot pada bubur yang mengandung grafit, aditif konduktif, dan pengikat. Ini membantu mengubah serpihan grafit datar standar menjadi butiran komposit bulat. Di dalam butiran bulat baru ini, serpihan grafit diorientasikan secara acak ke segala arah. Memperluas jangkauan EV Arsitektur internal acak ini bertindak seperti jalan raya multi-jalur untuk mendapatkan energi. Alih-alih memantul pada dinding datar grafit, ion litium kini dapat melesat langsung melalui jalur multiarah melintasi seluruh ketebalan elektroda. Menariknya, pergerakan bebas ion memungkinkan produsen membuat elektroda yang lebih tebal yang mengemas lebih banyak kapasitas energi ke dalam ruang yang sama, sehingga memperluas jangkauan berkendara EV. “Hasil percobaan menunjukkan bahwa anoda kering yang dikembangkan menunjukkan kinerja pengisian cepat yang unggul dan stabilitas siklus jangka panjang dibandingkan dengan anoda berbasis bubur konvensional,” kata para peneliti. “Teknologi ini juga secara signifikan meningkatkan karakteristik difusi lithium-ion dalam kondisi kepadatan energi tinggi, menegaskan potensinya untuk memungkinkan baterai berkapasitas tinggi berdasarkan arsitektur elektroda tebal,” tambah mereka. Dan yang terakhir, prosesnya bergantung pada pengikat CMC-SBR standar yang sudah digunakan oleh perusahaan baterai; karenanya, lini pabrik dapat mengadopsi teknologi tersebut tanpa memerlukan perubahan besar. Temuan ini dipublikasikan di jurnal Energy Storage Materials.
Diterbitkan : 2026-07-06 16:52:00
sumber : interestingengineering.com
