Desain baterai garam mengatasi 'benturan' di jalan untuk membantu mobil listrik bekerja ekstra
Automotive

Desain baterai garam mengatasi ‘benturan’ di jalan untuk membantu mobil listrik bekerja ekstra


Elektrolit garam cair quasi-solid-state (QSS) dan struktur baterai udara besi garam cair QSS. Kredit: Universitas Nottingham

Menggunakan garam sebagai bahan utama, para peneliti China dan Inggris telah merancang jenis baterai isi ulang baru yang dapat mempercepat peralihan ke transportasi listrik yang lebih hijau di jalan kita.

Banyak kendaraan listrik (EV) yang ditenagai oleh baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang, tetapi mereka dapat kehilangan energi dan daya seiring waktu. Dalam kondisi tertentu, baterai tersebut juga dapat menjadi terlalu panas saat bekerja atau mengisi daya, yang juga dapat menurunkan masa pakai baterai dan mengurangi mil per pengisian daya.

Untuk mengatasi masalah ini, University of Nottingham bekerja sama dengan enam lembaga penelitian ilmiah di seluruh China untuk mengembangkan penyimpanan energi yang inovatif dan terjangkau dengan keunggulan kinerja gabungan dari sel bahan bakar oksida padat dan baterai logam-udara. Baterai baru ini dapat secara signifikan memperluas jangkauan kendaraan listrik, sekaligus dapat didaur ulang sepenuhnya, ramah lingkungan, murah, dan aman.

Sel bahan bakar oksida padat mengubah hidrogen dan oksigen menjadi listrik sebagai hasil reaksi kimia. Meskipun sangat efisien dalam mengekstraksi energi dari bahan bakar, tahan lama, berbiaya rendah, dan lebih ramah lingkungan untuk diproduksi, mereka tidak dapat diisi ulang. Sedangkan baterai metal-air adalah sel elektrokimia yang menggunakan logam murah seperti besi dan oksigen yang ada di udara untuk menghasilkan listrik. Selama pengisian, mereka hanya mengeluarkan oksigen ke atmosfer. Meskipun tidak terlalu tahan lama, baterai padat berenergi tinggi ini dapat diisi ulang dan dapat menyimpan dan mengeluarkan listrik sebanyak baterai lithium-ion, tetapi jauh lebih aman dan murah.

Pada fase penelitian awal, tim peneliti mengeksplorasi desain baterai besi-udara suhu tinggi yang menggunakan garam cair sebagai jenis elektrolit — yang diaktifkan oleh panas — untuk konduktivitas listrik. Garam cair yang murah dan mudah terbakar membantu memberikan penyimpanan energi dan kemampuan daya yang mengesankan pada baterai serta siklus hidup yang panjang.

Namun, garam cair juga memiliki karakteristik yang merugikan. Pimpinan studi University of Nottingham, Profesor George Chen mengatakan: “Dalam panas yang ekstrim, garam yang meleleh dapat menjadi sangat korosif, mudah menguap dan menguap atau bocor, yang menantang keamanan dan stabilitas desain baterai. Ada kebutuhan mendesak untuk menyempurnakan karakteristik elektrolit ini untuk kinerja baterai yang lebih baik dan memungkinkan penggunaannya di masa mendatang dalam transportasi listrik. “

Para peneliti kini telah berhasil meningkatkan teknologi dengan mengubah garam cair menjadi garam padat lembut, menggunakan bubuk nano oksida padat. Profesor Jianqiang Wang, dari Institut Fisika Terapan Shanghai, Akademi Ilmu Pengetahuan China, yang memimpin proyek kolaborasi ini telah memperkirakan bahwa elektrolit quasi-solid-state (QSS) ini cocok untuk baterai metal-air yang beroperasi pada suhu 800 ºC; karena menekan penguapan dan fluiditas garam cair yang dapat terjadi pada suhu operasi yang tinggi.

Kolaborator proyek, Dr. Cheng Peng, juga dari Institut Fisika Terapan Shanghai, Akademi Ilmu Pengetahuan China, menjelaskan aspek desain yang unik dan berguna dari penelitian eksperimental ini. Kuasi-solidifikasi telah dicapai dengan menggunakan nanoteknologi untuk membangun jaringan partikel oksida padat yang terhubung secara fleksibel yang bertindak sebagai penghalang struktural yang mengunci elektrolit garam cair, sambil tetap memungkinkan mereka untuk menghantarkan listrik dengan aman dalam panas yang ekstrim.

Profesor Chen, yang memimpin laboratorium elektrolisis garam cair di Nottingham, berharap “hasil yang menggembirakan” tim akan membantu membangun pendekatan yang lebih sederhana dan lebih efisien untuk merancang baterai logam-udara garam cair berkinerja tinggi dan berbiaya rendah dengan stabilitas tinggi dan keamanan.

Dia menambahkan, “Baterai besi-oksigen garam cair yang dimodifikasi memiliki aplikasi potensial yang besar di pasar baru, termasuk transportasi listrik dan energi terbarukan yang membutuhkan solusi penyimpanan inovatif di rumah kita dan di tingkat jaringan. Baterai juga, pada prinsipnya, mampu menyimpan panas matahari serta listrik, yang sangat diinginkan untuk kebutuhan energi rumah tangga dan industri. Garam cair saat ini digunakan dalam skala besar di Spanyol dan China untuk menangkap dan menyimpan panas matahari yang kemudian diubah menjadi listrik — logam garam cair kami baterai udara melakukan dua pekerjaan dalam satu perangkat. “

Artikel lengkap, “Elektrolit keadaan-padat-kuasi untuk baterai besi-udara garam cair suhu tinggi yang dapat diisi ulang,” menguraikan hasilnya, diterbitkan dalam jurnal Bahan Penyimpanan Energi.


Garam adalah bahan utama untuk baterai yang lebih murah dan lebih efisien


Informasi lebih lanjut:
Shiyu Zhang dkk. Elektrolit semi-padat untuk baterai besi-udara garam cair suhu tinggi yang dapat diisi ulang, Bahan Penyimpanan Energi (2020). DOI: 10.1016 / j.ensm.2020.11.014

Disediakan oleh University of Nottingham

Kutipan: Desain baterai garam mengatasi ‘benturan’ di jalan untuk membantu mobil listrik bekerja ekstra (2021, 1 Februari) diakses 1 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-salt-battery-road- electric-cars.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.




Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Data HK