Courtesy of InterestingEngineering

Mengungkap Rahasia Pergerakan Elektrolit dalam Baterai Lithium-Sulfur untuk Energi Lebih Tahan Lama

Memahami bagaimana elektrolit cair bergerak dan membasahi elektroda dalam baterai lithium-sulfur selama operasi nyata untuk mengungkap mekanisme yang menyebabkan penuaan cepat dan kegagalan baterai, serta memberikan wawasan bagi desain baterai Li-S yang lebih efisien dan tahan lama.

14 Agt 2025, 05.44 WIB

35 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian ini menggunakan tomografi neutron untuk mempelajari perilaku elektrolit dalam baterai lithium-sulfur.
Baterai lithium-sulfur memiliki potensi energi yang tinggi, tetapi tantangan dalam pengelolaan elektrolit dapat mempengaruhi kinerjanya.
Temuan ini dapat mengarah pada desain baterai yang lebih efisien dan tahan lama.

Grenoble, Perancis - Baterai lithium-sulfur (Li-S) memiliki potensi untuk menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan baterai lithium-ion biasa, menjadikannya pilihan menarik untuk aplikasi seperti kendaraan listrik jarak jauh dan teknologi antariksa. Namun, penggunaan elektrolit yang sedikit demi meringankan berat baterai berdampak pada distribusi elektrolit yang tidak merata dan mempercepat penuaan baterai.

Tim riset dari Helmholtz-Zentrum Berlin berhasil menggunakan teknologi neutron tomography operando untuk pertama kalinya mengamati gerakan elektrolit dalam baterai Li-S pouch cell secara real-time selama pengisian dan pengosongan. Teknologi ini memungkinkan mereka melihat bagaimana elektrolit basah atau tidak pada berbagai bagian baterai tanpa merusak sel.

Pengamatan menunjukkan bahwa area tertentu mengalami kekurangan basah elektrolit saat baterai dalam kondisi istirahat, terutama pada tahap awal. Istirahat singkat dapat memperbaiki kondisi basah, namun saat lebih lama, perbaikan tidak signifikan. Sebaliknya, siklus pengisian dan pengosongan membantu memperbaiki distribusi elektrolit serta memicu aktivasi sulfur yang meningkatkan kapasitas baterai.

Selain itu, tim juga menemukan pola basah menyerupai siklus 'bernapas' yang mengikuti proses pelarutan dan pengendapan senyawa sulfur selama siklus pemakaian baterai. Pola ini berbeda dengan perilaku baterai lithium-ion konvensional dan menjadi kunci dalam memahami dinamika elektronik untuk baterai Li-S.

Hasil penelitian ini memberikan wawasan penting untuk mengatasi kelemahan baterai lithium-sulfur yang cepat menua dan gagal. Pendekatan yang digunakan juga memberi produsen cara baru untuk menganalisis dan mengoptimalkan baterai Li-S secara non-destruktif, sehingga diharapkan baterai jenis ini dapat lebih efisien, tahan lama, dan siap pakai dalam berbagai aplikasi.

--------------------

Analisis Kami: Penelitian ini membuka jalan penting dalam memahami dinamika internal baterai Li-S yang selama ini sulit diamati secara langsung. Integrasi neutron tomography dalam pengujian baterai operando memberi gambaran baru yang sangat berguna bagi perancang baterai untuk mengoptimalkan fungsi dan umur teknologi penyimpan energi masa depan.

--------------------

Analisis Ahli:

Prof. Dr. Yan Lu: Pendekatan non-destruktif yang kami kembangkan dapat merevolusi cara kita menganalisis dan mendesain baterai Li-S untuk memenuhi kebutuhan industri dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Dr. Liqiang Lu: Perilaku basah elektrolit yang unik pada sistem Li-S berbeda secara signifikan dari baterai ion litium konvensional, memberikan tantangan dan peluang baru dalam pengembangan teknologi penyimpanan energi.

--------------------

What's Next: Dengan pemahaman baru ini, pengembangan baterai lithium-sulfur yang lebih ringan, berkapasitas tinggi, dan lebih tahan lama akan semakin maju dan mungkin segera diterapkan secara luas di industri kendaraan listrik dan aplikasi berenergi tinggi lainnya.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/energy/electrolyte-flow-lithium-sulfur-battery-imaging

Pertanyaan Terkait

Apa tujuan penelitian yang dilakukan oleh tim di Helmholtz-Zentrum Berlin?

Tujuan penelitian adalah untuk memahami bagaimana elektrolit bergerak di dalam sel pouch lithium-sulfur yang praktis.

Mengapa baterai lithium-sulfur dianggap menjanjikan?

Baterai lithium-sulfur menawarkan energi densitas gravimetri lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan baterai lithium-ion saat ini.

Apa tantangan yang dihadapi dalam mempelajari perilaku elektrolit dalam baterai?

Tantangan utama adalah mengamati proses basah di dalam baterai tertutup tanpa merusaknya.

Apa hasil utama dari penggunaan tomografi neutron dalam penelitian ini?

Hasil utama adalah kemampuan untuk melihat perilaku distribusi elektrolit secara real time dan bagaimana pemanasan berubah di berbagai lapisan sel selama siklus pengisian.

Bagaimana temuan ini dapat membantu dalam pengembangan baterai di masa depan?

Temuan ini dapat membantu merancang baterai lithium-sulfur yang lebih kompak dengan kepadatan energi yang lebih tinggi dan umur lebih panjang.