Baterai natrium solid-state merupakan alternatif yang menjanjikan untuk baterai lithium.

Para peneliti telah mengembangkan baterai natrium solid-state yang tetap berfungsi pada suhu di bawah nol. Dikembangkan oleh para peneliti di University of California, San Diego, baterai ini dapat membantu menggantikan perangkat bertenaga lithium.

Para peneliti juga mengungkapkan bahwa natrium adalah alternatif yang murah, melimpah, dan kurang berbahaya, tetapi baterai solid-state yang mereka ciptakan saat ini tidak berfungsi dengan baik pada suhu ruangan.

ucsd-jacobsschool-2407-meng-lab-deysher-grayson-06232-8mp-1380px.jpg — Penelitian ini dipimpin oleh Profesor Y. Shirley Meng, Sekolah Teknik Molekuler Pritzker, Universitas Chicago.

Para insinyur memanaskan natrium hidridoborat semi-stabil hingga mulai mengkristal, lalu mendinginkannya dengan cepat untuk menstabilkan struktur kristal secara kinetik. Teknik ini sudah dikenal luas, tetapi belum pernah diterapkan pada elektrolit padat.

Keakraban itu dapat membantu mengubah inovasi laboratorium ini menjadi produk nyata di masa mendatang, kata para peneliti.

"Ini bukan masalah natrium versus litium, kita butuh keduanya," kata Profesor Y. Shirley Meng, dari Fakultas Teknik Molekuler Pritzker Universitas Chicago (UChicago PME - AS). "Ketika kita memikirkan solusi penyimpanan energi masa depan, kita seharusnya membayangkan pabrik raksasa yang sama yang mampu memproduksi produk berbasis kimia litium dan natrium. Penelitian baru ini membawa kita lebih dekat ke tujuan akhir tersebut sekaligus memajukan ilmu pengetahuan fundamental di sepanjang prosesnya."

Tim juga mencatat bahwa kimia natrium menarik, tetapi elektrolit padat natrium menunjukkan konduktivitas ionik terbatas pada suhu kamar.

Pekerjaan kelompok UC San Diego menggabungkan data komputasi dan eksperimen untuk mengevaluasi sifat metastabil natrium hidridoborat dan menunjukkan bahwa pendinginan cepat dari rezim kristalisasi mengunci dinamika fase ortorombik dengan migrasi Na+ yang cepat.

Baterai natrium solid-state menawarkan harapan untuk solusi energi yang tidak terlalu merusak lingkungan.

Para peneliti mencatat bahwa ketika dikombinasikan dengan katoda berlapis elektrolit padat berbasis klorida, fase superstabil ini memungkinkan terciptanya katoda komposit beban area tinggi yang padat yang mempertahankan kinerja pada suhu di bawah nol.

"Karena prinsip dasarnya adalah menstabilkan kerangka anionik secara kinetik yang mendukung difusi, pendekatan ini dapat diterapkan pada hidridoborat terkait dan kimia klaster anionik lainnya. Penelitian ini memberikan strategi desain praktis dan panduan pemrosesan untuk elektrolit padat berkinerja tinggi," lapor tim tersebut.

Rekan penulis Sam Oh dari Institut A*STAR untuk Penelitian dan Rekayasa Material di Singapura mengatakan penelitian ini membantu menempatkan natrium pada posisi yang lebih setara dengan litium dalam hal kinerja elektrokimia.

Terobosan yang kami capai adalah kami berhasil menstabilkan struktur semistabil yang belum pernah dilaporkan sebelumnya. Struktur semistabil natrium hidridoborat ini memiliki konduktivitas ionik yang sangat tinggi, setidaknya satu orde magnitudo lebih tinggi daripada konduktivitas ionik yang dilaporkan dalam literatur, dan tiga hingga empat orde magnitudo lebih tinggi daripada prekursornya sendiri.

Penelitian ini menawarkan prospek penggunaan bahan baku yang jauh lebih murah dan lebih mudah didapat daripada litium. Selama bertahun-tahun, seiring dengan perkembangan perangkat digital portabel, manusia telah membuat pengorbanan lingkungan yang besar dalam proses penambangan dan pemurnian litium.