Cathetan editor: Teknologi listrik minangka masa depan bumi ijo, lan teknologi baterei minangka pondasi teknologi listrik lan kunci kanggo mbatesi pangembangan teknologi listrik skala gedhe. Teknologi baterei utama saiki yaiku baterei lithium-ion, sing nduweni kapadhetan energi sing apik lan efisiensi sing dhuwur. Nanging, lithium minangka unsur langka kanthi biaya dhuwur lan sumber daya sing winates. Ing wektu sing padha, nalika panggunaan sumber energi terbarukan saya tambah, kapadhetan energi baterei lithium-ion ora cukup maneh. Kepiye carane nanggapi? Mayank Jain wis nliti sawetara teknologi baterei sing bisa digunakake ing mangsa ngarep. Artikel asli diterbitake ing media kanthi judhul: Masa Depan Teknologi Baterai
Bumi iki kebak energi, lan kita lagi nindakake kabeh sing bisa ditindakake kanggo nyekel lan nggunakake energi kasebut kanthi becik. Sanajan kita wis nindakake tugas sing luwih apik ing transisi menyang energi terbarukan, kita durung nggawe akeh kemajuan ing panyimpenan energi.
Saiki, standar teknologi baterei sing paling dhuwur yaiku baterei lithium-ion. Baterei iki koyone duwe kapadhetan energi paling apik, efisiensi dhuwur (udakara 99%), lan umur dawa.
Dadi apa sing salah? Amarga energi terbarukan sing kita tangkep terus saya tambah, kapadhetan energi baterei lithium-ion ora cukup maneh.
Amarga kita bisa terus ngasilake batere kanthi jumlah akeh, iki kayane dudu masalah gedhe, nanging masalahe yaiku litium minangka logam sing relatif langka, mula regane ora murah. Sanajan biaya produksi batere mudhun, kabutuhan panyimpenan energi uga saya tambah cepet.
Kita wis tekan titik ing ngendi sawise baterei lithium ion diprodhuksi, bakal duwe pengaruh gedhe marang industri energi.
Kapadhetan energi bahan bakar fosil sing luwih dhuwur iku kasunyatan, lan iki minangka faktor pengaruh gedhe sing ngalangi transisi menyang katergantungan total marang energi terbarukan. Kita butuh baterei sing ngetokake energi luwih akeh tinimbang bobot kita.
Cara kerja baterei lithium-ion
Mekanisme kerja baterei litium padha karo baterei kimia AA utawa AAA biasa. Batere iki nduweni terminal anoda lan katoda, lan elektrolit ing antarane. Ora kaya baterei biasa, reaksi pelepasan muatan ing baterei litium-ion bisa dibalikke, saengga baterei bisa diisi ulang bola-bali.
Katoda (+ terminal) digawe saka litium wesi fosfat, anoda (-terminal) digawe saka grafit, lan grafit digawe saka karbon. Listrik mung aliran elektron. Baterei iki ngasilake listrik kanthi mindhah ion litium antarane anoda lan katoda.
Nalika diisi daya, ion-ion kasebut pindhah menyang anoda, lan nalika dibuwang, ion-ion kasebut mlayu menyang katoda.
Gerakan ion iki nyebabake gerakan elektron ing sirkuit, mula gerakan ion litium lan gerakan elektron ana gandheng cenenge.
Batere anoda silikon
Akeh perusahaan mobil gedhe kaya BMW sing wis nandur modal ing pangembangan baterei anoda silikon. Kaya baterei lithium-ion biasa, baterei iki nggunakake anoda lithium, nanging tinimbang anoda berbasis karbon, dheweke nggunakake silikon.
Minangka anoda, silikon luwih apik tinimbang grafit amarga mbutuhake 4 atom karbon kanggo nahan litium, lan 1 atom silikon bisa nahan 4 ion litium. Iki minangka peningkatan gedhe ... nggawe silikon 3 kali luwih kuwat tinimbang grafit.
Sanajan mangkono, panggunaan litium isih kaya pedhang bermata loro. Bahan iki isih larang, nanging uga luwih gampang mindhah fasilitas produksi menyang sel silikon. Yen batere beda banget, pabrik kudu dirancang ulang kanthi lengkap, sing bakal nyebabake daya tarik switching rada suda.
Anoda silikon digawe kanthi ngolah pasir kanggo ngasilake silikon murni, nanging masalah paling gedhe sing diadhepi para peneliti saiki yaiku anoda silikon bakal ngembang nalika digunakake. Iki bisa nyebabake baterei rusak kanthi cepet banget. Uga angel ngasilake anoda sacara massal.
Baterei graphene
Graphene kuwi jinis serpihan karbon sing nggunakake bahan sing padha karo potlot, nanging butuh wektu akeh kanggo nempelake grafit ing serpihan kasebut. Graphene dipuji amarga kinerjane sing apik banget ing pirang-pirang kasus panggunaan, lan baterei minangka salah sijine.
Sawetara perusahaan lagi nggarap baterei graphene sing bisa diisi daya kanthi kebak sajrone sawetara menit lan bisa dicas kanthi kecepatan 33 kali luwih cepet tinimbang baterei lithium-ion. Iki migunani banget kanggo kendaraan listrik.
Batere busa
Saiki, batere tradisional iku rong dimensi. Batere iki ditumpuk kaya batere litium utawa digulung kaya batere AA utawa litium-ion biasa.
Baterei busa minangka konsep anyar sing nglibatake gerakan muatan listrik ing ruang 3D.
Struktur 3 dimensi iki bisa nyepetake wektu pangisian daya lan nambah kapadhetan energi, iki minangka kualitas batere sing penting banget. Dibandhingake karo umume batere liyane, batere busa ora duwe elektrolit cair sing mbebayani.
Baterei busa nggunakake elektrolit padat tinimbang elektrolit cair. Elektrolit iki ora mung nglakokake ion litium, nanging uga ngisolasi piranti elektronik liyane.
Anoda sing nahan muatan negatif baterei digawe saka tembaga sing dibusa lan dilapisi bahan aktif sing dibutuhake.
Elektrolit padat banjur diterapake ing sekitar anoda.
Pungkasan, sing diarani "pasta positif" digunakake kanggo ngisi celah ing njero batere.
Batere Aluminium Oksida
Baterei iki nduweni salah sawijining kapadhetan energi paling gedhe tinimbang batere liyane. Energine luwih kuat lan luwih entheng tinimbang batere lithium-ion saiki. Ana wong sing ngaku yen baterei iki bisa nyedhiyakake kendaraan listrik nganti 2.000 kilometer. Apa konsep iki? Kanggo referensi, jarak jelajah maksimum Tesla yaiku udakara 600 kilometer.
Masalah karo batere iki yaiku ora bisa diisi daya. Batere iki ngasilake aluminium hidroksida lan ngeculake energi liwat reaksi aluminium lan oksigen ing elektrolit berbasis banyu. Panggunaan batere nggunakake aluminium minangka anoda.
Batere natrium
Saiki, para ilmuwan Jepang lagi nggarap nggawe batere sing nggunakake natrium tinimbang litium.
Iki bakal ngganggu, amarga batere natrium sacara teoritis 7 kali luwih efisien tinimbang batere litium. Kauntungan gedhe liyane yaiku natrium minangka unsur paling sugih nomer enem ing cadangan bumi, dibandhingake karo litium, sing minangka unsur langka.
Wektu kiriman: 02-Desember-2019