Sejak ponsel menjadi populer, pentingnya baterai listrik yang dapat diisi ulang terus berkembang di seluruh dunia. Menurut Wikipedia, pada tahun 2013, diperkirakan ada 6,8 miliar ponsel yang digunakan secara global (termasuk smartphone) dan 97 dari setiap 100 orang di dunia memiliki setidaknya satu ponsel. Angka-angka ini termasuk beberapa yang termiskin di antara kita. Sementara sejumlah besar pengguna tidak lebih dari sekadar melakukan panggilan suara (dan pesan teks yang jarang), ketersediaan ‘aplikasi’ (atau aplikasi) gratis, luar biasa, dan mudah digunakan, yang tumbuh dalam variasi dan jumlah dari hari ke hari. , secara bertahap menarik banyak orang dalam kategori ini untuk menjadi pengguna ponsel ‘inti’. Banyak orang yang menggunakan PC sebagai perangkat komputasi utama mereka saat ini, menyadari bahwa PC akan segera menyerahkan posisi keunggulan mereka di dunia komputasi, juga mulai beralih ke smartphone. Faktor-faktor ini diperkirakan akan menyebabkan peningkatan 35{04fbc5311608e33aee210d73ec18923b5550ca16f5ad6e68a408f10d1efb51f6} dalam jumlah pengguna ponsel cerdas pada tahun 2020 (atau 9,2 miliar pengguna, secara global).
Saat smartphone menjadi lebih tipis, lebih ringan, lebih pintar, menggunakan layar yang lebih besar dan sebagainya, mereka juga menjadi lebih haus daya. Dengan demikian, kebutuhan kritis akan baterai pengisian daya super cepat berkapasitas tinggi yang dapat diisi ulang berkali-kali sebelum dibuang, untuk kesuksesan smartphone masa depan.
Ada juga aplikasi penting lainnya, yang bergantung pada baterai pengisian cepat untuk kesehatannya. Salah satunya adalah industri kendaraan listrik (EV). Pengguna mengharapkan waktu pengisian ulang baterai sebanding dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi bahan bakar di SPBU saat ini yaitu sekitar 4-5 menit. Aplikasi lain yang sangat penting adalah dalam jaringan pintar – stasiun manajemen daya listrik yang cerdas, di mana input listrik dan aliran keluar ke pengguna dikelola. Baterai berkapasitas besar, pengisian cepat/penguras diperlukan untuk menyimpan kelebihan energi (bila input melebihi permintaan) dan melepaskannya setiap kali ada defisit. Agak kurang penting, namun penting, adalah baterai pengisian cepat yang digunakan di jam tangan pintar, rumah pintar, dan perangkat kesehatan pribadi (PHD).
Beberapa tahun yang lalu, menjadi sangat jelas bahwa baterai Lithium-ion (teknologi baterai terbaik yang digunakan saat ini) akan sangat tidak memadai untuk kebutuhan di masa mendatang. Ada kesenjangan yang begitu lebar antara teknologi Li-ion dan baterai yang diproyeksikan di masa depan, sehingga menjadi sangat jelas bahwa tidak ada “lompatan kuantum” (atau revolusi) dalam teknologi baterai yang cukup. Itulah sebabnya, meskipun belum muncul dalam berita, penelitian yang terburu-buru dan hiruk pikuk telah diluncurkan di banyak pusat R&D Universitas & Perusahaan terkemuka untuk menemukan teknologi baterai masa depan yang unggul dengan fitur-fitur seperti: waktu pengisian daya sesuai pesanan. dari beberapa menit atau bahkan detik (wow!), bobot yang lebih rendah (menjadi setengahnya dalam kasus baterai EV), kapasitas yang lebih besar, keamanan (tidak ada kebakaran dan ledakan listrik yang mengingatkan pada kecelakaan Boeing 787 2013 yang diharapkan! ), biaya yang jauh lebih rendah, penanganan yang mudah, dan waktu siklus dalam ribuan dan sepuluh ribu!
Memikirkan mencapai “lompatan kuantum” dalam teknologi dalam waktu 1-2 tahun akan membuat banyak komunitas ilmiah tercengang di masa lalu. Tapi sekarang, segalanya telah berubah! Manusia, setelah memajukan batas-batas pengetahuan ilmiah dengan lompatan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam beberapa waktu terakhir, para peneliti saat ini, yang duduk di puncak pengetahuan ilmiah, tampaknya menawarkan solusi yang sangat menjanjikan hanya dengan setetes topi!
Jadi, inilah deretan teknologi paling menjanjikan yang sedang menjalani penelitian pada saat penulisan artikel ini. (Catatan: Penelitian baterai pengisian cepat saat ini dibanjiri dengan banyak teknologi alternatif yang bersaing untuk mendapatkan tempat No.1. Karena begitu banyak, penulis belum mencoba menyajikan daftar lengkap. Sebaliknya, daftar di bawah ini mewakili yang terbaik dari semuanya, menurut pendapatnya.)
TEKNOLOGI ALUMINIUM-GRAFIT (lihat Referensi No. 2 & 4 untuk lebih jelasnya):
Di urutan teratas adalah teknologi Aluminium-grafit yang sedang dikembangkan di Universitas Stanford, AS. Ini luar biasa karena waktu pengisian dayanya 1 menit (ya, 60 detik!). Sementara kapasitasnya sekitar setengah dari Li-ion, itu lebih dari menutupi kekurangan ini dengan waktu pengisian yang luar biasa. Dibandingkan dengan masa pakai Li-ion sekitar 1000 siklus pengisian, Aluminium-grafit bertahan setidaknya 7.500 siklus. Ini jauh lebih aman daripada Li-ion juga – para peneliti mengatakan bahwa bahkan jika Anda mengebornya, itu tidak akan terbakar!
TEKNOLOGI ALUMINIUM-UDARA (UNTUK EV) (Referensi No.1&2):
Dalam baterai Aluminium-air (Al-air), oksigen dari udara digunakan di katoda dan akibatnya, pengoksidasi terpisah tidak diperlukan. Jenis baterai ini memiliki kepadatan energi yang dapat memasok EV dengan daya sebanyak yang setara dengan rekan-rekannya yang bertenaga bensin. Jangkauan dengan sekali pengisian penuh adalah sekitar 1000 mil! Beberapa pengisian ulang mungkin cukup jika Anda berkendara hingga 2000 mil sebulan!
Apa yang menakjubkan tentang baterai ini adalah bahwa beratnya hanya setengah dari baterai Lithium saat ini. Dengan setengah berat baterai hilang, Anda mendapatkan lebih banyak muatan untuk membawa penumpang & barang (Catatan: Baterai sejauh ini merupakan komponen terberat dari sebuah EV. Di Tesla Roadster, misalnya, baterai berkontribusi sekitar sepertiga dari total berat, sehingga berat yang dihemat yaitu seperenam dari total, cukup besar).
TEKNOLOGI ALUMINIUM-UDARA (UNTUK EV) (Referensi No.2):
Ini adalah tipe yang berbeda dengan teknologi Al-air yang dibahas di atas. Wow karena berjalan di atas air (biasa juga air laut) dan memiliki kapasitas Li-ion 40 kali lipat!
PENGISIAN CEPAT BERBASIS NANOTECHNOLOGY (Referensi No.5):
StoreDot Ltd., sebuah perusahaan teknologi tinggi Israel ke dalam baterai pengisian cepat akan segera keluar dengan “FlashBattery for SmartPhones”, pengisi daya smartphone universal. Perusahaan menggunakan senyawa organik eksklusif yang dibuat/dimanipulasi menggunakan nanoteknologi.
Apa yang membuatnya terpukau? Itu dapat mengisi ulang ponsel apa pun, terlepas dari merek atau modelnya, dalam waktu satu menit (maks)!
Selain ponsel, pengisi daya dapat digunakan untuk mengisi daya perangkat yang dapat dikenakan, PHD, tablet, dan sejenisnya. Namun, ada tangkapan – meskipun terbukti, itu belum tersedia secara komersial! Mungkin perlu waktu satu tahun dari sekarang sebelum tersedia di toko ritel.
StoreDot juga akan segera menawarkan “FlashBattery for EV”, pengisi daya cepat untuk mobil listrik. Produk ini dijadwalkan untuk mengisi baterai mobil hanya dalam lima menit!
PENGISIAN CEPAT MELALUI GELOMBANG RADIO (Referensi No.2):
Dalam teknologi ini, daya listrik yang digunakan untuk pengisian daya ditransmisikan melalui gelombang radio.
Tidak terlalu menakjubkan, kecuali nirkabel dan mengisi daya dari jarak hingga 20 kaki. Dan ada tangkapan juga – itu tidak segera tersedia di pasar.
TEKNOLOGI ALIRAN ORGANIK (Referensi No.2 & Wikipedia):
Dikembangkan oleh MIT (Massachusetts Institute of Technology), teknologi aliran organik menghasilkan listrik menggunakan zat organik, AQDS (9,10-antrakuinon-2,7-disulfonat asam) sebagai pembawa muatan.
Ini mengejutkan kami dengan memotong 97{04fbc5311608e33aee210d73ec18923b5550ca16f5ad6e68a408f10d1efb51f6} dari biaya produksi listrik (bersumber dari baterai) – sementara baterai logam memberikan daya 1 KWh dengan harga $700, baterai aliran organik memberi Anda daya sebesar itu hanya dengan $27!
BATERAI NANO (Referensi No.2, 6 & Wikipedia):
Baterai nano dibuat dari baterai berukuran “nano” (yaitu ukuran dalam kisaran 10 yang dinaikkan hingga -9 meter). Baterai “Nano” dibuat dengan menempatkan dua elektroda di lubang kecil (atau “nanopori”) di membran isolasi listrik atau senyawa logam (seperti aluminium oksida) yang dipisahkan oleh film isolasi tipis. Sejumlah besar “nanopori” menyatu bersama untuk membentuk baterai penuh.
Sesuatu yang superlatif tentang mereka? Ya! Nanopori berukuran sangat kecil sehingga tidak terlihat satu per satu. Mereka dapat menyimpan hingga empat kali energi Li-ion dan mengisi penuh dalam 10 menit. Selain itu, mereka memiliki umur sekitar 1.000 siklus pengisian daya.
TEKNOLOGI LITHIUM-TITANIUM DIOKSIDA NTU (UNTUK EV) (Nomor Referensi 7&Wikipedia):
Ini merupakan terobosan teknologi dari Nanyang Technological University (NTU) yang berbasis di Singapura. Dengan mengubah katoda grafit yang ditemukan dalam baterai Li-ion menjadi gel murah yang terbuat dari titanium dioksida, NTU mengklaim telah mengembangkan baterai pengisian sangat cepat yang mengisi hingga 70{04fbc5311608e33aee210d73ec18923b5550ca16f5ad6e68a408f10d1efb51f6} dari kapasitasnya dalam dua menit! Terlepas dari waktu pengisian dua menit, yang menakjubkan adalah umurnya yang luar biasa selama 20 tahun.
Terutama ditargetkan pada kendaraan listrik, faktor umur baterai diharapkan dapat sangat mengurangi biaya yang seharusnya timbul karena penggantian baterai yang sering.
CATATAN: Seperti disebutkan sebelumnya, penelitian baterai pengisian cepat adalah bidang yang berkembang saat ini dijejali beberapa teknologi alternatif yang menjanjikan. Teknologi berdasarkan substrat busa logam, silikon, ion natrium, sel bahan bakar mikroba bertenaga urin, solar, hidrogen, jelaga lilin dan beberapa lainnya yang berada di bawah R&D dilewati saat membuat daftar di atas, yang menurut penulis adalah yang terbaik dari banyak. Salah satu kelalaian penting adalah teknologi “over the air charging” Meredith Perry, yang menggunakan listrik yang ditransmisikan melalui ultrasound untuk pengisian daya. Sebuah teknologi yang sangat ditunggu-tunggu dan sangat diunggulkan sampai beberapa waktu yang lalu, tampaknya gagal untuk lulus tes evaluasi baru-baru ini sehingga harus dikeluarkan dari pertimbangan.
Referensi: (Cut+paste link ke browser Anda diperlukan untuk mengakses Referensi No. 3 sampai 7)
1. Jeffrey Marlow, “10 Bidang Penelitian Sains Terpanas,” 10 Bidang Penelitian Sains Terpanas | Kabel, http://www.wired.com/2013/08/the-10-hottest-fields-of-science-research/
2. Saku-serat, “Baterai masa depan, segera hadir: isi daya dalam hitungan detik, bulan lalu, dan isi daya melalui udara,” Baterai masa depan, segera hadir: isi daya dalam hitungan detik, bulan lalu, dan isi daya melalui udara – Saku-serat, http://www.pocket-lint.com/news/130380-future-batteries-coming-soon-charge-in-seconds-last-months-and-power-over-the-air
3. ScienceDaily, “Battery Research,” Batteries News — Science Daily, sciencedaily.com/news/matter_energy/batteries/
4. Universitas Stanford, “Baterai aluminium dari Stanford menawarkan alternatif yang aman untuk baterai konvensional,” news.stanford.edu/news/2015/march/aluminium-ion-battery-033115.HTML
5. StoreDot Ltd.,”FlashBattery for Smartphones,” StoreDot Apa yang Kami Lakukan, store-dot.com/#!smartphones/c1u5l
6. Ars Technica,”Baterai baru terdiri dari banyak baterai nano,” | Ars Technica, arstechnica.com/science/2014/11/new-battery-composed-of-lots-of-nanobatteries/
7.Nanyang Technological University, “NTU mengembangkan baterai ultra-fast charging yang bertahan 20 tahun,” News Detail, media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=809fbb2f-95f0-4995-b5c0-10ae4c50c934