Courtesy of InterestingEngineering

Inovasi Elektrolit NDI Membuat Baterai Aliran Air Lebih Stabil dan Murah

Mengembangkan elektrolit anolit berbasis NDI yang stabil dan murah untuk memperbaiki performa dan umur panjang baterai aliran redoks organik berair.

03 Jul 2025, 22.21 WIB

287 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Baterai aliran organik berair menunjukkan potensi besar untuk penyimpanan energi skala besar.
Modifikasi zwitterion pada NDI meningkatkan stabilitas dan kinerja elektrolit.
Biaya bahan elektrolit yang rendah mendukung potensi komersialisasi baterai aliran.

Xi’an, China - Para peneliti di Xi’an Jiaotong University berhasil mengembangkan baterai aliran redoks organik berbasis air yang menunjukkan performa stabil tanpa penurunan kapasitas signifikan sampai 220 siklus pengisian dan pengosongan. Hal ini penting untuk pengembangan teknologi penyimpanan energi yang aman dan efisien.

Salah satu tantangan utama baterai jenis ini adalah penggunaan anolit berbasis derivatif naphthalene diimida (NDI), yang mudah mengalami kerusakan molekul akibat serangan ion hidroksida dan masalah agregasi yang meningkatkan viskositas elektrolit. Hal tersebut menurunkan kinerja dan umur baterai.

Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti melakukan modifikasi molekul NDI dengan menambahkan zwitterion, yaitu molekul yang membawa muatan positif dan negatif sekaligus. Modifikasi ini menyebabkan molekul saling menolak secara elektrostatik sehingga membentuk tumpukan molekul teratur, membuat molekul lebih stabil dan elektrolit lebih larut.

Hasilnya, elektrolit yang dinamakan (CBu)2NDI memiliki kelarutan tinggi dan struktur stabil yang menghambat kerusakan akibat ion hidroksida. Pengujian baterai dengan elektrolit ini menunjukkan kapasitas yang stabil dan biaya produksi elektrolit yang rendah, sekitar Rp 10.16 juta ($6,18) per amp-hour.

Perkembangan ini menandai langkah maju penting ke arah komersialisasi baterai aliran redoks organik berair, dengan fokus berkelanjutan pada peningkatan stabilitas jangka panjang dan kemampuan penyimpanan energi pada konsentrasi tinggi.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/energy/new-low-cost-water-battery-breakthrough

Analisis Kami

"Pendekatan menggunakan zwitterion untuk mengatasi degradasi molekul NDI adalah inovasi cerdas yang memadukan kimia molekuler dan teknik elektrokimia. Namun, tantangan berikutnya adalah menguji sistem ini dalam skala yang lebih besar dan lingkungan operasional nyata agar dapat benar-benar menggantikan teknologi penyimpanan energi konvensional."

Analisis Ahli

Prof. John B. Goodenough

"Pendekatan ini menandai kemajuan penting dalam elektrolit organik berair, namun pengujian siklus jangka panjang dan stabilitas termal tetap wajib untuk kelanjutan teknologi baterai aliran."

Dr. Maria Skyllas-Kazacos

"Optimasi struktur molekul yang mencegah dekomposisi adalah kunci untuk memperpanjang umur baterai, dan inovasi pada NDI zwitterion ini sangat menjanjikan untuk pasar energi terbarukan."

Prediksi Kami

Dengan stabilitas dan biaya yang semakin baik, baterai aliran redoks organik berair berbasis NDI zwitterion kemungkinan akan mulai diadopsi secara lebih luas dalam aplikasi penyimpanan energi skala besar dalam beberapa tahun ke depan.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dikembangkan oleh para peneliti di Xi’an Jiaotong University?

Para peneliti di Xi’an Jiaotong University mengembangkan baterai aliran organik berair (AORFB) yang menunjukkan kinerja stabil tanpa penurunan kapasitas yang signifikan selama 220 siklus pengisian-pengosongan.

Mengapa naphthalene diimide (NDI) dipilih sebagai anolyte dalam AORFB?

Naphthalene diimide (NDI) dipilih sebagai anolyte karena kemampuannya untuk menyimpan dua elektron per molekul, yang dapat meningkatkan kerapatan energi baterai.

Apa tantangan utama yang dihadapi oleh elektrolit berbasis NDI?

Tantangan utama yang dihadapi oleh elektrolit berbasis NDI termasuk kerentanan terhadap serangan nukleofilik oleh ion hidroksida yang menyebabkan dekomposisi molekul dan peningkatan viskositas akibat agregasi radikal.

Bagaimana modifikasi zwitterion dapat meningkatkan kinerja NDI?

Modifikasi zwitterion meningkatkan kinerja NDI dengan menciptakan repulsif elektrostatik antara molekul NDI, yang mengatur molekul dalam pola penumpukan dan meningkatkan stabilitas serta kelarutan.

Apa hasil utama dari pengujian baterai aliran yang menggunakan elektrolit baru ini?

Hasil utama dari pengujian menunjukkan bahwa baterai aliran menggunakan elektrolit baru ini memiliki stabilitas siklus jangka panjang yang baik dan biaya bahan elektrolit yang rendah.