Inovasi dalam Daur Ulang Baterai Meningkatkan Keberlanjutan Kendaraan Listrik

Peneliti di China berhasil mengembangkan metode baru untuk mengolah limbah baterai lithium iron phosphate (LFP) menjadi katalis yang dapat menggunakan energi matahari. Katalis ini terbuat dari gabungan besi oksida dan grafit yang dihasilkan dari limbah baterai, mampu menyerap cahaya secara luas dan memaksimalkan proses katalitik. Katalis fototermal ini digunakan untuk mengurai plastik jenis PET, yang umum ditemukan dalam botol dan kemasan sehari-hari, menjadi bahan dasar monomer yang bisa dipakai ulang. Dengan menggunakan sinar matahari, katalis dapat menghasilkan panas lokal yang mempercepat proses pemecahan plastik tanpa perlu energi tinggi dari sumber lain. Tes di laboratorium memperlihatkan tingkat konversi PET sebesar 59 persen dalam waktu satu jam dengan hasil monomer di atas 39 persen. Keunggulan metode ini adalah efisiensi yang lebih tinggi dengan biaya energi yang lebih rendah dibandingkan metode termal konvensional dengan suhu yang sama. Peneliti juga menguji teknologi ini di luar ruangan memakai reaktor surya dengan lensa Fresnel untuk mengonsentrasikan cahaya matahari. Dalam 30 menit, PET yang diolah mencapai konversi hingga hampir 100 persen dan menghasilkan monomer berkualitas dengan hasil bersih lebih dari 90 persen. Kajian ekonomi menunjukkan bahwa proses ini lebih murah 12 persen dibandingkan produksi monomer dari bahan baru serta mampu mengurangi emisi gas rumah kaca secara signifikan. Teknologi ini berpotensi diterapkan secara luas untuk pengelolaan limbah plastik dan baterai dengan metode yang ramah lingkungan dan efisien.

Princeton NuEnergy, sebuah perusahaan yang berbasis di New Jersey, telah meluncurkan fasilitas daur ulang baterai skala komersial pertama di Amerika Serikat yang terletak di Chester, Carolina Selatan. Fasilitas ini memproduksi material katoda berkualitas baterai dan mengelola daur ulang dengan hasil pemulihan bahan lebih dari 97%, lebih tinggi dari rata-rata industri. Dengan teknologi inovatif low-temperature plasma-assisted separation process (LPAS), fasilitas ini bisa memproduksi bahan katoda dan anoda yang siap pakai untuk pembuatan baterai baru. PNE mengklaim proses ini lebih bersih, cepat, dan hemat biaya dibandingkan metode daur ulang konvensional. Fasilitas di Chester ini telah memiliki semua izin yang diperlukan dan dirancang untuk memperkuat rantai pasok bahan baku baterai domestik. Kapasitas produksi saat ini akan meningkat hingga 15.000 ton per tahun pada tahun 2026, dengan potensi skalabilitas hingga 50.000 ton per tahun sesuai kebutuhan pasar. Princeton NuEnergy juga mengoperasikan pusat pengujian material terbesar di wilayah timur laut Amerika Serikat, mendukung validasi pihak ketiga dan pengujian aplikasi hilir untuk mempercepat manufaktur baterai di dalam negeri. Misi utama PNE adalah mewujudkan ekonomi sirkular baterai, di mana bahan baterai tetap berada di dalam negeri mulai dari produksi hingga daur ulang dan pemanfaatan kembali, yang akan mengurangi dampak lingkungan sekaligus memperkuat kemandirian energi Amerika Serikat.

Para ilmuwan di University of Illinois Urbana-Champaign mempelajari bagaimana lapisan ultra-tipis cairan elektrolit berinteraksi dengan permukaan elektroda yang tidak rata di dalam baterai lithium-metal. Mereka menggunakan teknologi 3D atomic force microscopy untuk melihat susunan molekul tersebut secara langsung. Penelitian mereka menemukan bahwa lapisan ganda listrik (EDL) tidak menempel merata pada permukaan elektroda seperti yang diperkirakan sebelumnya. Sebaliknya, EDL beradaptasi dalam tiga pola berbeda saat bertemu dengan tonjolan atau klaster di permukaan, yaitu membengkok, terputus, dan menyambung kembali. Insinyur baterai dan ilmuwan percaya bahwa pengamatan ini penting karena sebelumnya hampir semua model memperkirakan permukaan elektroda itu datar dan halus. Kini, dengan mengetahui bagaimana EDL berperilaku di permukaan yang nyata, desain baterai bisa disesuaikan untuk kinerja lebih baik. Temuan ini juga menjelaskan perbedaan performa dan degradasi baterai yang sebelumnya sulit dipahami. Dengan memahami pola-pola tersebut, ilmuwan dapat menghubungkan struktur permukaan mikro dengan daya tahan dan efisiensi baterai secara keseluruhan. Ke depan, tim peneliti berencana untuk menguji apakah pola-pola respons EDL ini berlaku di berbagai jenis elektrolit dan bahan elektroda lain, sehingga temuan ini dapat dimanfaatkan untuk pengembangan baterai yang lebih canggih dan efektif.