Elektrolit LiDFOB yang baru dikembangkan untuk baterai litium-ion menghadirkan alternatif garam litium tradisional yang hemat biaya, sangat konduktif, dan stabil, sehingga meningkatkan kinerja dan keberlanjutan baterai sekaligus menyederhanakan proses produksi dan daur ulang.
Para ilmuwan telah mengembangkan elektrolit konsentrasi sangat rendah untuk baterai lithium-ion.
Garam litium meningkatkan kekuatan baterai tetapi juga meningkatkan biayanya. Elektrolit baru dengan konsentrasi garam litium LiDFOB yang sangat rendah dapat menawarkan pilihan yang lebih murah dan berkelanjutan.
Sel yang menggunakan elektrolit dan elektroda konvensional ini telah terbukti memiliki kinerja tinggi, seperti yang dilaporkan oleh tim peneliti di jurnal tersebut Kimia terapan. Selain itu, elektrolit dapat memfasilitasi produksi dan daur ulang baterai.
Tantangan dengan Elektrolit Tradisional
Baterai litium-ion (LIB) menyediakan daya untuk ponsel cerdas dan tablet, menggerakkan kendaraan listrik, dan menyimpan listrik di pembangkit listrik. Komponen utama sebagian besar LIB adalah katoda litium kobalt oksida (LCO), anoda grafit, dan elektrolit cair yang menghasilkan ion bergerak untuk reaksi katoda dan anoda yang dipisahkan.
Elektrolit ini menentukan sifat lapisan interfase yang terbentuk pada elektroda dan dengan demikian mempengaruhi fitur seperti kinerja siklus baterai. Namun, elektrolit komersial sebagian besar masih didasarkan pada sistem yang diformulasikan lebih dari 30 tahun yang lalu: 1,0 hingga 1,2 mol/L litium heksafluorofosfat (LiPF6) dalam karboksilat asam ester (“pelarut karbonat”).
Selama sepuluh tahun terakhir, elektrolit konsentrasi tinggi (> 3 mol/L) telah dikembangkan, meningkatkan kinerja baterai dengan mendukung pembentukan lapisan interfase kuat yang didominasi anorganik. Namun, elektrolit ini mempunyai viskositas yang tinggi, kemampuan pembasahan yang buruk, dan konduktivitas yang rendah.
Garam litium yang dibutuhkan dalam jumlah besar juga membuatnya sangat mahal, seringkali menjadi parameter penting untuk kelayakan. Untuk mengurangi biaya, penelitian juga telah dimulai pada elektrolit dengan konsentrasi sangat rendah (<0,3 mol/L). Kelemahannya adalah sel baterai menguraikan lebih banyak pelarut dibandingkan beberapa anion garam, sehingga menghasilkan lapisan interfase yang didominasi organik dan kurang stabil.
Terobosan dengan LiDFOB Elektrolit
Sebuah tim yang dipimpin oleh Jinliang Yuan, Lan Xia, dan Xianyong Wu di Universitas Ningbo (Cina) dan Kampus Universitas Puerto Rico-Rio Piedras (AS) kini telah mengembangkan elektrolit dengan konsentrasi sangat rendah yang mungkin cocok untuk aplikasi praktis dalam litium- baterai ion: LiDFOB/EC-DMC.
LiDFOB (lithium difluoro(oxalato)borate) adalah bahan tambahan yang umum dan jauh lebih murah dibandingkan LiPF6. EC-DMC (etil karbonat/dimetil karbonat) adalah pelarut karbonat komersial.
Elektrolit tersebut berpotensi memecahkan rekor kandungan garam rendah sebesar 2 persen berat (0,16 mol/L) tetapi memiliki konduktivitas ionik yang cukup tinggi (4,6 mS/cm) untuk mengoperasikan baterai. Selain itu, sifat-sifat DFOB– anion memungkinkan pembentukan lapisan interfase kuat yang didominasi anorganik pada LCO dan elektroda grafit, menghasilkan stabilitas siklus yang luar biasa dalam sel setengah dan sel penuh.
Sedangkan LiPF6 dalam penggunaan saat ini terurai jika ada kelembapan, melepaskan gas hidrogen fluorida (HF) yang sangat beracun dan korosif, LiDFOB stabil di air dan udara. Daripada kondisi ruang kering yang ketat, LIB dengan LiDFOB dapat dibuat dalam kondisi ruangan—fitur tambahan yang menghemat biaya. Daur ulang juga akan mengurangi permasalahan secara signifikan dan menghasilkan keberlanjutan yang lebih baik.
Referensi: “Elektrolit Lithium Difluoro(oxalato)borat dengan konsentrasi sangat rendah dan tahan lembab dalam Pelarut Karbonat untuk Siklus Stabil dalam Baterai Lithium-ion Praktis” oleh Zhishan Liu, Wentao Hou, Haoran Tian, Qian Qiu, Irfan Ullah, Shen Qiu , Wei Sun, Qian Yu, Jinliang Yuan, Lan Xia dan Xianyong Wu, 14 Maret 2024, Kimia Terapan Edisi Internasional.
DOI: 10.1002/anie.202400110
Studi ini didanai oleh National Natural Science Foundation of China, Zhejiang Province Natural Science Foundation of China, Ningbo Science & Technology Innovation 2025 Major Project, dan NSF Center for the Advancement of Wearable Technologies.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
