Scientists Identify Another Reason Why Batteries Can’t Charge in Minutes

Scientists Identify Another Reason Why Batteries Can’t Charge in Minutes – Tergesa-gesa membuat sampah, seperti kata pepatah.

Pepatah seperti itu mungkin benar terutama untuk baterai, berkat sebuah studi baru yang berupaya mengidentifikasi alasan yang menyebabkan kinerja baterai lithium-ion yang diisi daya cepat menurun pada kendaraan listrik.

Dalam penelitian baru dari Departemen Energi AS (DOE) Argonne National Laboratory, para ilmuwan telah menemukan sifat kimia yang menarik dari salah satu baterai ‘s dua terminal sebagai baterai diisi dan dikosongkan.

Baterai lithium-ion mengandung katoda bermuatan positif dan anoda bermuatan negatif, yang dipisahkan oleh bahan yang disebut elektrolit yang menggerakkan ion lithium di antara keduanya.

Anoda dalam baterai ini biasanya terbuat dari grafit—bahan yang sama yang ditemukan di banyak pensil.

Dalam baterai lithium-ion , bagaimanapun, grafit dirakit dari partikel kecil .

Di dalam partikel-partikel ini, ion lithium dapat menyisipkan diri dalam proses yang disebut interkalasi. Ketika interkalasi terjadi dengan benar, baterai berhasil diisi dan dikosongkan.

Namun, ketika baterai diisi terlalu cepat, interkalasi menjadi urusan yang lebih rumit.

Alih-alih masuk ke grafit dengan mulus, ion litium cenderung berkumpul di atas permukaan anoda, menghasilkan efek “penyepuhan” yang dapat menyebabkan kerusakan terminal—tidak ada permainan kata pun—pada baterai.

“Pelapisan adalah salah satu penyebab utama kinerja baterai terganggu selama pengisian cepat,” kata ilmuwan baterai Argonne Daniel Abraham, seorang penulis studi.

“Saat kami mengisi baterai dengan cepat, kami menemukan bahwa selain pelapisan pada permukaan anoda, ada penumpukan produk reaksi di dalam pori-pori elektroda.”

Akibatnya, anoda itu sendiri mengalami beberapa tingkat ekspansi ireversibel, mengganggu kinerja baterai.

Menggunakan teknik yang disebut pemindaian nanodifraksi elektron, Abraham dan rekan-rekannya dari University of Illinois Urbana-Champaign mengamati perubahan penting lainnya pada partikel grafit.

Pada tingkat atom , kisi atom grafit di tepi partikel menjadi terdistorsi karena pengisian cepat berulang, menghambat proses interkalasi.

“Pada dasarnya, apa yang kita lihat adalah bahwa jaringan atom di grafit menjadi melengkung, dan ini mencegah ion lithium menemukan ‘rumah’ mereka di dalam partikel—sebaliknya, mereka melapisi partikel,” katanya.

“Semakin cepat kita mengisi baterai kita, semakin tidak teratur anoda secara atom , yang pada akhirnya akan mencegah ion lithium untuk dapat bergerak maju mundur,” kata Abraham.

“Kuncinya adalah menemukan cara untuk mencegah hilangnya organisasi ini atau entah bagaimana memodifikasi partikel grafit sehingga ion lithium dapat berinterkalasi lebih efisien.”

Sebuah makalah berdasarkan penelitian, “Peningkatan gangguan pada tepi partikel grafit yang diungkapkan oleh karakterisasi skala multipanjang anoda dari sel lithium-ion bermuatan cepat ,” muncul dalam Journal of the Electrochemical Society edisi 8 Oktober .

Tagged