EVs: Peneliti Menemukan Cacat Utama Membatasi Kinerja Baterai Pengisian Cepat

Menciptakan mobil listrik yang cepat diisi adalah pedang bermata dua. Di satu sisi, mengurangi waktu pengisian ulang dari jam ke menit adalah langkah penting untuk membuat EVs menarik bagi konsumen - tidak ada yang mau menunggu di pompa selama satu setengah jam. Tetapi penelitian juga menemukan bahwa pengisian ulang baterai mobil dengan cepat menghambat kinerjanya.

Perusahaan-perusahaan seperti Tesla dan Porsche berada di garis depan dalam memecahkan masalah ini, berusaha untuk memikat konsumen ke EV mereka dengan membual kali biaya "sangat cepat". Tetapi mempercepat proses pengisian ulang baterai lithium-ion menciptakan reaksi kimia, yang dikenal sebagai pelapisan lithium, yang secara drastis dapat menurunkan baterai mobil seiring waktu. Untungnya, sekelompok ilmuwan Amerika telah memanfaatkan kekuatan teknologi sinar-X untuk lebih memahami fenomena untuk mengembangkan baterai yang lebih baik di masa depan.

Studi ini, diterbitkan dalam jurnal Ilmu Energi & Lingkungan, secara khusus memeriksa sel koin, baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang dengan elektroda grafit, atau komponen sel yang bermuatan positif dan negatif. Dengan menggunakan teknik yang dikenal sebagai difraksi sinar-X dispersif energi, para peneliti mampu menangkap "film" baterai yang mulai tidak berfungsi selama pengisian cepat. Ini memberi mereka gambaran yang jelas tentang bagaimana pelapisan lithium mungkin terjadi dalam sel yang jauh lebih besar yang pada akhirnya akan digunakan untuk menyalakan mobil dan smartphone.

Para peneliti juga menemukan bahwa elektrolit - atau cairan dalam baterai lithium-ion yang membawa muatan antar elektroda - cenderung memadat di dekat pemisah, sebuah membran antara elektroda sel. Daniel Abraham, seorang ilmuwan baterai di Departemen Energi AS dan rekan penulis penelitian, menjelaskan bagaimana ini memberi para peneliti pemahaman yang lebih baik tentang persis apa yang menyebabkan kemunduran yang cepat ini.

"Anda mungkin mengharapkan itu hanya dari akal sehat," katanya dalam sebuah pernyataan. "Tetapi dengan melihat persis bagaimana lithium didistribusikan di dalam elektroda, kami mendapatkan kemampuan untuk secara tepat menentukan cara tidak homogen di mana usia baterai."

Ternyata litium menyebabkan struktur kristal grafit mengembang, mengarah ke deposit kecil logam di dekat pemisah. Setelah beberapa saat, penumpukan ini mulai mengganggu kemampuan keseluruhan sel, mengurangi jangkauan mobil atau daya tahan baterai total ponsel.

Saat ini, satu-satunya cara untuk mencegah pelapisan lithium adalah dengan menghindari tegangan berlebih, menurut Pusat Baterai UPS. Itu sebenarnya tidak kompatibel dengan misi industri EV untuk beberapa hari memenuhi impian pengisian cepat kami. Tapi ini bisa diatasi jika para ilmuwan baterai mencari cara untuk mengganti grafit dengan bahan yang kurang kristal.

Sekarang setelah Abraham dan rekan-rekannya menemukan cara untuk mengamati pelapisan lithium, mereka berniat mempelajari baterai sel yang lebih besar yang ditemukan di EV dan smartphone. Dengan cara ini mereka dapat bekerja menuju solusi spesifik untuk membuat baterai tahan lama yang juga dapat mengisi daya dengan cepat, suatu pengembangan yang, setelah dicapai, pasti akan mengirimkan gelombang kejut ke sejumlah industri.