Courtesy of InterestingEngineering

Doping Scandium Tingkatkan Umur dan Stabilitas Baterai Natrium Ion

Menunjukkan bahwa doping dengan scandium bisa meningkatkan stabilitas siklus dan umur baterai natrium ion, sehingga berpotensi memajukan pengembangan baterai berkinerja tinggi dan tahan lama sebagai alternatif baterai lithium.

18 Sep 2025, 00.17 WIB

36 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Doping scandium dapat meningkatkan stabilitas siklus baterai sodium-ion.
Studi ini menunjukkan potensi penggunaan natrium sebagai alternatif baterai lithium yang lebih berkelanjutan.
Memahami mekanisme perbaikan kinerja baterai dapat membantu dalam pengembangan teknologi baterai masa depan.

Tokyo, Jepang - Baterai natrium ion menjadi alternatif menarik untuk baterai lithium ion karena natrium lebih melimpah dan murah. Namun, material katoda yang umum digunakan, yaitu oksida mangan natrium, sering mengalami penurunan kapasitas yang cepat. Hal ini terjadi karena distorsi Jahn-Teller yang merusak struktur kristalnya selama siklus pengisian dan pengosongan baterai.

Peneliti dari Tokyo University of Science, yang dipimpin oleh Profesor Shinichi Komaba, melakukan penelitian untuk mengeksplorasi efek doping scandium pada material katoda na2/3[Mn1−xScx]O2. Penelitian ini menunjukkan bahwa doping scandium pada polytype P′2 dapat membantu menjaga struktur material tetap stabil.

Selain menjaga kestabilan struktur, doping scandium juga berhasil mengurangi reaksi samping dengan elektrolit dan meningkatkan ketahanan material terhadap kelembaban. Hal ini tidak ditemukan pada polytype P2 atau doping dengan logam lain seperti ytterbium dan aluminium, menunjukkan efek unik scandium pada material tersebut.

Dalam pengujian, sel baterai tipe koin dengan katoda yang didoping scandium sebanyak 8% berhasil mempertahankan kapasitas hingga 60% setelah 300 siklus pemakaian. Ini menandakan peningkatan kinerja dan umur baterai dibandingkan dengan katoda tanpa doping scandium.

Temuan ini membuka peluang besar dalam pengembangan baterai natrium ion yang lebih handal dan tahan lama. Selain itu, strategi ini juga dapat diterapkan untuk memperbaiki material baterai lainnya yang rentan terhadap distorsi struktural, sehingga membantu kemajuan teknologi penyimpanan energi.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/energy/scandium-boosts-sodium-battery-performance

Analisis Ahli

Shinichi Komaba

"Sc doping pada P′2 Na2/3[Mn1−xScx]O2 memperbaiki stabilitas struktural dan performa baterai jangka panjang."

Peneliti bahan baterai global

"Pendekatan doping elemen tertentu membuka jalan inovatif dalam meningkatkan siklus hidup dan keamanan baterai natrium ion."

Analisis Kami

"Penemuan ini menunjukkan bahwa perbaikan materi katoda melalui doping elemen langka seperti scandium memang memberikan dampak signifikan pada stabilitas baterai natrium ion. Meskipun scandium mahal, penggunaan dosis optimal dan pengembangan teknik produksi massal bisa mengatasi isu biaya, menjadikan baterai natrium-ion lebih kompetitif dan berkelanjutan di masa depan."

Prediksi Kami

Dengan pengembangan lebih lanjut, baterai natrium ion yang didoping scandium dapat menjadi solusi baterai alternatif yang lebih murah dan tahan lama, membuka peluang baru untuk penyimpanan energi dan kendaraan listrik tanpa bergantung pada sumber daya langka.

Pertanyaan Terkait

Apa yang ditemukan oleh para peneliti di Tokyo University of Science mengenai doping scandium pada katoda baterai sodium?

Para peneliti menemukan bahwa doping scandium pada katoda baterai sodium dapat meningkatkan stabilitas siklusnya.

Mengapa baterai sodium-ion dianggap sebagai alternatif untuk baterai lithium-ion?

Baterai sodium-ion dianggap sebagai alternatif karena natrium melimpah di alam dan tidak tergantung pada elemen langka.

Apa masalah utama yang dihadapi katoda oksida mangan sodium?

Masalah utama yang dihadapi adalah degradasi kapasitas akibat distorsi Jahn-Teller yang mempengaruhi struktur kristal.

Bagaimana doping scandium dapat memperbaiki kinerja dan stabilitas baterai?

Doping scandium membantu mempertahankan integritas struktural katoda, mengurangi reaksi samping, dan meningkatkan stabilitas kelembapan.

Apa hasil dari pengujian yang dilakukan pada sel penuh dengan katoda yang dimodifikasi?

Hasil pengujian menunjukkan bahwa sel penuh dengan katoda yang dimodifikasi mempertahankan 60% kapasitas setelah 300 siklus pengisian dan pengosongan.