Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencari cara untuk menggunakan lithium murni yang kuat namun mudah terbakar dalam baterai.
John Goodenough , ayah dari baterai lithium-ion yang berusia 94 tahun, mengklaim telah menemukan solusi baru.
Ilmuwan dan timnya dari University of Texas di Austin
mengembangkan sel baterai solid-state pertama yang dapat menyebabkan pengisian baterai lebih aman dan lebih cepat, serta membuatnya lebih tahan lama.
Jika ini benar, penemuan ini dapat membuat mobil listrik bersaing dengan harga konvensional, serta memperpanjang usia perangkat seluler dan elemen penyimpanan energi stasioner. Solusi luar biasa yang dijelaskan dalam sebuah artikel oleh Goodenough dan tiga rekan penulisnya menarik minat besar dari publikasi ilmiah dan teknis terkemuka. Menurutnya, baterai jenis ini dapat menyimpan energi 5-10 kali lebih banyak daripada baterai lithium-ion konvensional. Namun, para ilmuwan mulai mengajukan pertanyaan tentang kemampuan untuk menghemat energi sebanyak itu dan pada saat yang sama tidak melanggar hukum dasar termodinamika.
Goodenough melaporkan bahwa dalam sel baterainya, peningkatan 10 kali lipat dalam kepadatan energi dicapai dalam satu percobaan, dan peningkatan 3 kali lipat pada yang lain. Dalam salah satu tes berikutnya, bahkan peningkatan 30 kali lipat tercapai - 8,5 kWh / kg. Pada saat yang sama, ia tidak membutuhkan bahan eksotis yang mahal - ilmuwan dan timnya mengelola sodium dan sulfur. Jika Gudenaf berhasil memecah keraguan komunitas ilmiah, baterainya memang bisa digunakan secara luas.
Tidak mengherankan, karya Goodenough dan timnya menyebabkan kegembiraan di antara perwakilan sains. Pada tanggal 28 Februari, Universitas Texas mengumumkan bahwa para ilmuwan telah menemukan cara untuk menggabungkan anoda lithium atau natrium murni, yang, karena potensi energinya, telah menjadi tujuan utama selama beberapa dekade. Faktor kunci yang memungkinkan hal ini terjadi adalah penggunaan kaca sebagai elektrolit, yang menghubungkan dua elektroda baterai dan memfasilitasi pergerakan ion untuk menghasilkan listrik.
Namun, para peneliti terkemuka lainnya di bidang ini skeptis dengan penemuan Gudenaf. Mereka yakin bahwa jika Anda mempelajari penelitian ini dengan cermat, akan menjadi jelas bahwa ilmuwan mempertanyakan hukum-hukum termodinamika, yang merupakan hal mendasar untuk pengembangan baterai selama lebih dari setengah abad.
Karier panjang Gudenaf telah menentukan industri baterai modern. Para peneliti percaya pengukurannya akurat. Tetapi tidak seorang pun, kecuali Gudenaf dan rekan-rekannya, tampaknya telah memahami konsep barunya. Komunitas riset tidak ingin secara terbuka menantang orang yang menentukan perkembangan industri. "Jika ada orang lain yang menerbitkan artikel seperti itu, saya tidak akan dapat menemukan kata-kata yang sopan," kata Daniel Steingart, seorang profesor di Universitas Princeton.
Goodenough tidak menanggapi surat, tetapi dalam sebuah pernyataan yang diposting di situs University of Texas di mana ia terus bekerja, ia berkata: “Kami percaya bahwa penemuan kami memecahkan banyak masalah yang melekat pada baterai modern. Biaya, keamanan, kepadatan energi, tingkat pengisian, pengosongan dan siklus hidup sangat penting untuk kendaraan bertenaga baterai, yang sejauh ini tidak dapat digunakan secara luas. " Selain itu, Helena Braga, penulis utama studi ini, mengatakan dalam surat tanggapan bahwa penemuan tim benar-benar berhasil.
Terlepas dari semua kelebihannya, karya terbarunya membingungkan komunitas ilmiah. Artikel itu tidak mengatakan bagaimana penemuan baru Gudenaf dapat menyimpan energi? Hukum fisika solid state yang terkenal menyatakan bahwa untuk mendapatkan energi dari bahan yang berbeda perlu untuk menghasilkan reaksi elektrokimia yang berbeda dalam dua elektroda yang berlawanan. Perbedaan ini menciptakan ketegangan, memungkinkan energi untuk dilestarikan.
Tetapi sel baterai Gudenaf dan timnya terdiri dari lithium atau natrium murni di kedua sisi. Oleh karena itu, tegangannya harus nol. Ilmuwan melaporkan bahwa kerapatan energi meningkat beberapa kali dibandingkan dengan baterai konvensional. Dari mana datangnya energi jika tidak ada reaksi yang terjadi di elektroda? Dalam karya ilmiah, pertanyaan ini belum dijawab.
Profesor Steingart
melakukan analisis terhadap pekerjaan Goodenough dan menyebut energi itu tersembunyi dalam elemen "kemampuan anomali". Dan dia juga bertanya apakah oksigen telah bocor ke dalam sel baterai, yang secara tidak sengaja dapat membuat baterai lithium-air, yang akan menjelaskan kepadatan energi seperti itu. Baterai lithium-air adalah Cawan Suci kedua dalam sains, bahkan lebih sulit dipahami daripada anoda lithium murni. Tidak ada yang berhasil membuat elemen seperti itu yang bertahan lebih lama dari beberapa siklus.
Helena Braga, pada gilirannya, menyangkal penjelasan "lithium-air", bersikeras bahwa sel baterai mereka solid. Dia juga mencatat bahwa selama percobaan baterai mereka bertahan ratusan siklus - lebih lama dari baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang.
Selama hampir empat dekade, Goodenough telah menjadi tokoh kunci dalam dunia baterai modern. Pada tahun 1980, ia menemukan katoda lithium cobalt oxide, yang mulai dijual pada tahun 1991. Namun, sejak itu, baterai yang dipasarkan secara massal meninggalkan banyak yang harus diinginkan. Teknologi baterai modern merupakan hambatan serius bagi pengembangan teknologi masa depan, termasuk produksi massal kendaraan listrik. Baterai terlalu mahal untuk mereka dan mereka membutuhkan waktu lama untuk diisi ulang.