Para peneliti di Tiongkok baru saja memecahkan satu hal yang dapat membunuh baterai logam natrium. Itu dendrit. Pertumbuhan runcing seperti jarum yang menusuk melalui pemisah dan menyebabkan korsleting. Kesalahan fatal selama bertahun-tahun. Sampai sekarang.
Desain baru, diterbitkan di Nano-Micro Letters pada 21 Mei, mengisi daya dalam empat menit. Hanya empat. Ini juga mempertahankan kapasitas selama bertahun-tahun. Tidak ada arus pendek. Tidak ada terobosan dendrit.
Terobosan ini adalah gel elektrolitik kuasi-padat yang tangguh yang dijuluki Sn-FB QSE.
Baterai logam natrium (SMB) seharusnya menjadi pewaris litium-ion. Lebih murah. Lebih aman. Bahan berlimpah. Tapi mereka punya kebiasaan buruk untuk berubah menjadi proyek ledakan pameran sains. Mengapa? Karena natrium sangat reaktif.
Ketika ion-ion bergerak melalui baterai, mereka membentuk lapisan yang disebut SEI. Interfase Elektrolit Padat. Itu seharusnya melindungi anoda. Biasanya itu berfungsi dengan baik. Tebalnya 10 hingga 50 cm, pada dasarnya mikroskopis. Dengan natrium, itu retak. Retakan tersebut mengundang ion natrium untuk menumpuk. Mereka membentuk benjolan. Benjolan menjadi paku. Paku menembus membran. Pertengkaran.
Sn-FB QSE memperbaikinya. Ini setengah padat. Kuat terhadap tusukan. Ini menghentikan natrium tumbuh menjadi stalagmit.
Hasil tesnya? Sulit untuk diabaikan.
Tim mengisi dan mengosongkan sel selama lebih dari 6,00 jam. Enam ribu jam bersepeda terus-menerus. Nol dendrit menembus penghalang.
Mereka mendorong tarif hingga batas absolut. Nol hingga 100% dalam empat menit. Baterai tetap 80,1 mAh/g. Itu kira-kira setengah dari apa yang Anda lihat pada baterai lithium-ion kelas atas dengan kecepatan gila yang sama. Namun kecepatan bukanlah satu-satunya metrik.
Perlambat. Isi daya dalam 20 menit, bukan 4 menit. Lanjutkan. Lebih dari 2,00 siklus. Baterai mempertahankan 9% dari kapasitas awalnya. Hal ini sesuai dengan batasan teoritis untuk teknologi lithium-ion saat ini. Tapi biayanya lebih murah. Ini lebih aman.
UKM menggabungkan sifat teknologi natrium-ion yang murah dan melimpah dengan kepadatan energi yang tinggi dan penggunaan litium-ion yang kecil.
Ukuran itu penting. Litium-ion itu berat. Kobalt dan litium tergolong langka, sensitif secara geopolitik, dan mahal. Mereka juga mudah terbakar. Natrium ada dimana-mana. Kotoran sebenarnya memiliki lebih banyak daripada emas.
UKM menggunakan anoda natrium logam. Berbeda dengan baterai natrium-ion standar yang menggunakan grafit, anoda logamnya lebih ringan. Jauh lebih ringan. Ion-ionnya juga besar. Mereka tidak bisa terburu-buru melakukan terobosan dengan cukup cepat untuk memicu reaksi termal yang tidak terkendali. Jika baterai bocor, baterai akan berhenti bekerja. Itu tidak terbakar.
Kendaraan listrik meminta hal ini.
Raja kecepatan saat ini adalah BYD Denza. Ini mencapai 70% dari 10% dalam lima menit. Lima. Tapi itu memerlukan pengisi daya khusus 1MW yang tidak ada di lingkungan Anda. Tesla Model 3? Lima belas menit dengan pengisi daya 250kW. Sembilan puluh menit di kios standar 50kW. Kebanyakan pengemudi tidak bisa menunggu sembilan puluh menit.
Jika UKM berfungsi seperti yang dijanjikan, kisarannya mungkin lebih rendah dibandingkan litium. Namun waktu pengisian menyusut dari satu jam menjadi rehat kopi.
Bus angkutan umum? Sangat cocok. Mobil komuter? Cocok sekali. Mereka duduk di depo, mengisi daya saat pengemudi tidur atau istirahat. Mereka tidak memerlukan perjalanan darat lintas alam dalam jumlah besar. Mereka membutuhkan keandalan dan kecepatan.
Tapi jangan berharap ponsel UKM segera.
Ponsel menjadi panas. Mereka menjadi dingin. Elektrolit gel tidak menyukai perubahan suhu. Kimianya berubah. Performa menurun. Para peneliti mengakuinya. Hal ini memerlukan replikasi. Ini perlu penskalaan. Ia harus bertahan dari kenyataan pahit karena terjatuh di saku jaket di musim dingin.
Logam natrium murni adalah bahan berbahaya. Mengganti anoda grafit yang kita miliki sekarang adalah sebuah lompatan. Yang besar.
Ini akan menjadi dekade yang panjang.
Mungkin revolusi baterai tidak datang dari penyimpanan energi yang sempurna. Mungkin itu akan terjadi karena menerima yang lebih kecil. Asalkan terisi cukup cepat.
Berapa batas kesabaran Anda? Lima menit.
