Baru-baru ini, tim peneliti di Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) telah mengembangkan "bola grafena (graphene ball)", material baterai unik yang memungkinkan peningkatan kapasitas 45%, dan kecepatan pengisian lima kali lebih cepat dari baterai lithium-ion standar. Terobosan tersebut memberikan harapan untuk pasar baterai sekunder generasi berikutnya, terutama yang berkaitan dengan perangkat mobile dan kendaraan listrik. Dalam penelitiannya, SAIT berkolaborasi erat dengan Samsung SDI dan juga tim dari Sekolah Tinggi Teknik Kimia dan Biologi Seoul.
Grafena (graphene) adalah satu lapisan atom karbon dari grafit, dan mendapat banyak perhatian di industri baterai dan layar karena stabilitas fisik dan kimia. Grafena 100 kali lebih efektif daripada tembaga dalam menghantarkan listrik dan layar dengan mobilitas elektron yang luar biasa - 140 kali lebih cepat dari silikon - yang menjadikannya bahan yang ideal untuk proses pengisian daya yang cepat.
Menjelajahi Teknologi Baterai Generasi Berikutnya
Baterai lithium-ion pertama kali dikomersialisasikan pada tahun 1991, dan banyak diterapkan ke pasar untuk perangkat mobile dan kendaraan listrik. Namun, dengan baterai lithium standar yang memerlukan waktu pengisian paling sedikit satu jam untuk mengisi penuh, bahkan dengan teknologi pengisian cepat, dan dianggap telah mencapai batas kapasitas untuk ekspansi, ada banyak upaya untuk mengeksplorasi penggunaan bahan inovatif baru. Di antara bahan yang dilihat, grafena telah banyak menjadi sumber utama yang menarik minat sebagai refresentasi material yang mewakili generasi berikutnya.
Baterai lithium-ion pertama kali dikomersialisasikan pada tahun 1991, dan banyak diterapkan ke pasar untuk perangkat mobile dan kendaraan listrik. Namun, dengan baterai lithium standar yang memerlukan waktu pengisian paling sedikit satu jam untuk mengisi penuh, bahkan dengan teknologi pengisian cepat, dan dianggap telah mencapai batas kapasitas untuk ekspansi, ada banyak upaya untuk mengeksplorasi penggunaan bahan inovatif baru. Di antara bahan yang dilihat, grafena telah banyak menjadi sumber utama yang menarik minat sebagai refresentasi material yang mewakili generasi berikutnya.
Secara teori, baterai berdasarkan bahan "graphene ball" hanya membutuhkan 12 menit untuk terisi penuh. Selain itu, baterai dapat mempertahankan suhu 60 derajat Celsius dengan sangat stabil, dengan suhu baterai yang stabil terutama untuk kendaraan listrik.
Dalam penelitiannya, SAIT mencari pendekatan untuk menerapkan grafena, bahan dengan kekuatan dan konduktivitas yang tinggi pada baterai, dan menemukan sebuah mekanisme untuk mensintesis grafena secara massal menjadi bentuk 3D seperti popcorn menggunakan silica yang terjangkau (SiO2). Bola grafena ini digunakan untuk lapisan pelindung anoda dan bahan katoda dalam baterai lithium-ion. Hal ini memastikan peningkatan kapasitas pengisian, penurunan waktu pengisian serta suhu yang stabil.
Dr. Son In-hyuk, yang memimpin proyek tersebut atas nama SAIT, mengatakan, "Penelitian kami memungkinkan sintesis massal grafit material multifungsi dengan harga terjangkau. Pada saat yang sama, kami dapat meningkatkan kemampuan baterai lithium-ion di lingkungan di mana pasar untuk perangkat seluler dan kendaraan listrik berkembang dengan pesat. Komitmen kami adalah terus mengeksplorasi dan mengembangkan teknologi baterai sekunder seiring dengan tren ini."
Hasil penelitian SAIT dibahas secara mendalam dalam edisi bulan ini dari jurnal ilmiah Nature Communications dalam sebuah artikel berjudul, "Bola grafena untuk baterai lithium isi ulang dengan pengisian cepat dan kepadatan energi volumetrik tinggi." SAIT juga mengajukan dua aplikasi untuk paten teknologi "graphene ball" di Amerika Serikat dan Korea Selatan.