Ilmuwan China Ciptakan Baterai Aliran Besi Tahan Lama, Performa Oke dengan Bahan Terjangkau!

Peneliti di Tiongkok telah mencapai kemajuan baru dalam pengembangan baterai aliran berbasis besi yang menawarkan alternatif ramah biaya untuk penyimpanan energi terbarukan dan memperpanjang masa guna penggunaan. Tim dari Institute of Metal Research yang berada di bawah Chinese Academy of Sciences telah menciptakan elektrolit yang dirancang ulang, sehingga memungkinkan baterai aliran seluruh besi berjalan lebih dari 6.000 siklus tanpa penurunan kapasitas yang terukur, berdasarkan hasil yang dipublikasikan di jurnal Advanced Energy Materials.

Baterai aliran besi telah diteliti selama bertahun-tahun, tetapi masih menghadapi masalah stabilitas yang membatasi penggunaan jangka panjang. Bahan aktif di dalam baterai cenderung mengalami degradasi atau bocor melalui membran, yang mengurangi efisiensi dan memperpendek masa pakai baterai. Kini dengan inovasi baru ini, peneliti berharap menjadi solusi untuk tantangan tersebut.

Besinya 80x Lebih Murah dari Litium

Peneliti mengatasi batasan tersebut dengan meredesain struktur molekuler dari elektrolit negatif yang digunakan di dalam sistem. Mereka berhasil mensintesis 11 kompleks besi yang dibangun dari 12 ligan organik sebelum menemukan senyawa yang dikenal sebagai [Fe(HPF)BHS]⁴⁻ sebagai kandidat yang paling stabil. Struktur besar dari senyawa ini menciptakan perlindungan fisik di sekitar pusat besi, dan grup bermuatan negatif membantu mencegah reaksi yang tidak diinginkan sekaligus mengurangi perpindahan material di seberang membran.

Pengujian menunjukkan bahwa baterai dapat beroperasi di 80 mA·cm⁻² selama lebih dari 6.000 siklus tanpa kehilangan kapasitas dan memiliki efisiensi coulombik rata-rata 99,4%, berdasarkan data performa yang dirilis oleh tim penelitian. Pada kondisi arus yang lebih tinggi, sistem mencapai kepadatan daya puncak 392.1 mW·cm⁻² sambil mempertahankan efisiensi energi 78,5%, menunjukkan performa yang stabil di bawah permintaan listrik yang lebih berat. Peneliti mengaitkan jumlah siklus ini dengan penggunaan jangka panjang, memperkirakan bahwa performanya setara dengan lebih dari 16 tahun penggunaan harian tanpa degradasi yang terukur.

Yang lebih menarik, bahan besi ini lebih dari 80 kali lebih murah dibandingkan litium sebagai bahan mentah, sehingga membuat penyimpanan energi skala besar menjadi jauh lebih terjangkau, asalkan teknologi ini dapat diimplementasikan dengan baik.

Besinya juga sangat tersedia, termasuk di antara logam yang paling melimpah di Bumi, sehingga mengurangi kekhawatiran tentang kekurangan pasokan dibandingkan dengan litium. Baterai aliran seluruh besi menggunakan elektrolit berbasis air, berbeda dengan cairan mudah terbakar yang ditemukan dalam sistem litium-ion. Kimia ini menghilangkan kondisi yang diperlukan untuk terjadinya runaway thermal, yang merupakan reaksi berantai yang dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan baterai.

Penyimpanan energi skala besar masih menjadi salah satu tantangan teknis utama yang terkait dengan ekspansi energi terbarukan, karena pembangkit listrik dari solar dan angin berfluktuasi tergantung pada kondisi cuaca. Penelitian ini meningkatkan stabilitas elektrolit berbasis besi, tetapi pengujian jangka panjang di luar lingkungan terkendali akan menentukan seberapa baik kimia ini berfungsi pada instalasi jaringan nyata.