Desain Baterai Lithium-Ion Baru Memotong Biaya Menjadi Setengahnya

Dengan menggunakan desain baterai yang merupakan hibrida antara baterai cair dan yang padat, para insinyur telah mengembangkan pendekatan manufaktur baru yang memotong biaya baterai lithium-ion menjadi setengahnya.

Desain Baterai Lithium-Ion Baru Memotong Biaya  Menjadi Setengahnya

Pendekatan manufaktur canggih untuk baterai lithium-ion, yang dikembangkan oleh para peneliti di MIT dan di sebuah perusahaan spin-off yang disebut 24M, berjanji untuk secara signifikan memangkas biaya jenis baterai isi ulang yang paling banyak digunakan sementara juga meningkatkan kinerja mereka dan membuatnya lebih mudah untuk didaur ulang.

“Kami telah menemukan kembali prosesnya,” kata Yet-Ming Chiang, Profesor Keramik Kyocera di MIT dan salah satu pendiri 24M (dan sebelumnya adalah salah satu pendiri perusahaan baterai A123). Proses yang ada untuk pembuatan baterai lithium-ion, katanya, hampir tidak berubah dalam dua dekade sejak teknologi diciptakan, dan tidak efisien, dengan lebih banyak langkah dan komponen daripada yang benar-benar dibutuhkan.

Cara Flash Asus Zenfone 5 Yang Bootloop

Proses baru didasarkan pada konsep yang dikembangkan lima tahun lalu oleh Chiang dan rekannya termasuk W. Craig Carter, Profesor POSCO untuk Ilmu dan Teknik Material. Dalam apa yang disebut “aliran baterai,” elektroda adalah suspensi partikel kecil yang dibawa oleh cairan dan dipompa melalui berbagai kompartemen baterai.

Desain baterai baru adalah hibrida antara baterai aliran dan baterai padat konvensional: Dalam versi ini, sementara bahan elektroda tidak mengalir, ia terdiri dari suspensi partikel semi-koloid semi-padat yang serupa. Chiang dan Carter menyebut ini sebagai “baterai setengah padat.”

Proses pembuatan yang lebih sederhana

Pendekatan ini sangat menyederhanakan pembuatan, dan juga membuat baterai yang fleksibel dan tahan terhadap kerusakan, kata Chiang, yang merupakan penulis senior makalah dalam Journal of Power Sources yang menganalisis pengorbanan yang terlibat dalam memilih antara baterai padat dan jenis aliran, tergantung pada aplikasi khusus mereka dan komponen kimianya.

Analisis ini menunjukkan bahwa walaupun sistem aliran-baterai sesuai untuk kimia baterai dengan kepadatan energi yang rendah (sistem yang hanya dapat menyimpan energi dalam jumlah terbatas untuk berat tertentu), untuk perangkat kepadatan energi tinggi seperti baterai lithium-ion , kompleksitas ekstra dan komponen sistem aliran akan menambah biaya tambahan yang tidak perlu.

Hampir segera setelah menerbitkan penelitian sebelumnya tentang baterai aliran, Chiang mengatakan, “Kami menyadari bahwa cara yang lebih baik untuk menggunakan teknologi elektroda yang dapat mengalir ini adalah dengan menemukan kembali proses pembuatan [lithium ion].”

Alih-alih metode standar menerapkan pelapis cair ke gulungan bahan pendukung, dan kemudian harus menunggu bahan itu mengering sebelum dapat pindah ke langkah pembuatan berikutnya, proses baru membuat bahan elektroda dalam keadaan cair dan tidak memerlukan tahap pengeringan sama sekali. Menggunakan lebih sedikit, elektroda lebih tebal, sistem ini mengurangi jumlah lapisan berbeda arsitektur baterai konvensional, serta jumlah bahan nonfungsional dalam struktur, sebesar 80 persen.

Memiliki elektroda dalam bentuk partikel kecil tersuspensi alih-alih lempengan terkonsolidasi sangat mengurangi panjang jalur untuk partikel bermuatan saat mereka bergerak melalui bahan – properti yang dikenal sebagai “tortuosity.” Jalur yang kurang berliku memungkinkan untuk menggunakan elektroda yang lebih tebal, yang , pada gilirannya, menyederhanakan produksi dan menurunkan biaya.

Ditekuk dan dilipat

Selain merampingkan produksi yang cukup untuk memotong biaya baterai hingga setengahnya, Chiang mengatakan, sistem baru ini menghasilkan baterai yang lebih fleksibel dan ulet. Sementara baterai lithium-ion konvensional terdiri dari elektroda rapuh yang dapat retak di bawah tekanan, formulasi baru menghasilkan sel-sel baterai yang dapat ditekuk, dilipat atau bahkan ditembus oleh peluru tanpa gagal. Ini harus meningkatkan keamanan dan daya tahan, katanya.

Perusahaan sejauh ini telah membuat sekitar 10.000 baterai pada jalur perakitan prototipe, yang sebagian besar sedang menjalani pengujian oleh tiga mitra industri, termasuk perusahaan minyak di Thailand dan produsen alat berat Jepang IHI Corp. Proses ini telah menerima delapan paten dan memiliki 75 paten. paten tambahan sedang ditinjau; 24M telah mengumpulkan $ 50 juta dalam pembiayaan dari perusahaan modal ventura dan hibah Departemen Energi AS.

Perusahaan ini awalnya berfokus pada instalasi skala grid, yang digunakan untuk membantu kelancaran beban daya dan menyediakan cadangan untuk sumber energi terbarukan yang menghasilkan output berselang, seperti tenaga angin dan matahari. Namun Chiang mengatakan teknologinya juga cocok untuk aplikasi di mana berat dan volumenya terbatas, seperti pada kendaraan listrik.

Keuntungan lain dari pendekatan ini, kata Chiang, adalah bahwa pabrik yang menggunakan metode ini dapat ditingkatkan dengan hanya menambahkan unit yang identik. Dengan produksi lithium-ion tradisional, pabrik harus dibangun dalam skala besar dari awal untuk menekan biaya per unit, sehingga mereka membutuhkan pengeluaran modal awal yang jauh lebih besar. Pada tahun 2020, Chiang memperkirakan bahwa 24M akan dapat menghasilkan baterai dengan kapasitas kurang dari $ 100 per kilowatt-jam.

Teknologi No comments
Read More No comments