Tim peneliti dari The University of Texas at Austin, Northeastern University, Stanford University, dan Argonne National Laboratory menyelidiki mengapa baterai isi ulang kehilangan kinerja seiring waktu. Mereka menemukan bahwa setiap siklus pengisian dan pengosongan membuat elektroda mengembang dan mengerut, sebuah gerak yang dibandingkan peneliti dengan "bernapas." Gerakan berulang ini memicu degradasi kimomekanis—proses gabungan antara perubahan kimia dan tegangan mekanik—yang mengurangi kinerja sel dan mempersingkat umur baterai. Hasil studi dipublikasikan di Science.
Penemuan penting lain adalah pola yang disebut "strain cascades", yaitu penumpukan tegangan di wilayah tertentu yang kemudian menyebar ke area sekitar. Di dalam elektroda, ratusan ribu partikel tidak bergerak seragam; beberapa bergeser cepat sementara yang lain stabil, sehingga muncul konsentrasi tegangan yang dapat menyebabkan retak atau kerusakan lain. Yijin Liu menjelaskan bahwa dengan setiap napas baterai ada tingkat irreversibilitas yang menumpuk sampai sel gagal, dan Juner Zhu menyorot bagaimana variasi gerak partikel menciptakan titik tegangan tinggi.
Peneliti mengamati fenomena ini menggunakan pencitraan waktu-nyata canggih, termasuk mikroskopi sinar-X transmisif operando (TXM) dan laminografi sinar-X 3D, serta awalnya melihat perilaku tersebut pada earbud komersial. Studi ini menyarankan beberapa jalur teknis untuk memperbaiki daya tahan baterai:
- Merancang elektroda yang lebih tahan terhadap tegangan dan perubahan bentuk.
- Menerapkan tekanan terkontrol untuk mengurangi pembentukan tegangan lokal.
- Mengembangkan model teoritis yang menjelaskan interaksi kimia dan mekanik di elektroda.
Pekerjaan ini dibiayai oleh Vehicle Technologies Office dari US Department of Energy dan melibatkan kontribusi ilmuwan dari UT, Northeastern, Sigray Inc., Stanford, SLAC National Accelerator Laboratory, dan Argonne National Laboratory.
Kata-kata sulit
- degradasi — penurunan kualitas atau fungsi suatu bahan
- kimomekanis — interaksi antara reaksi kimia dan gaya mekanik
- elektroda — konduktor tempat reaksi listrik berlangsung
- tegangan — gaya atau tekanan yang bekerja dalam bahan
- konsentrasi tegangan — penumpukan tekanan pada area terbatas
- irreversibilitas — keadaan perubahan yang tidak bisa kembali
- laminografi — teknik pencitraan untuk melihat struktur tiga dimensi
Tips: arahkan kursor, fokus, atau ketuk kata yang disorot di dalam teks untuk melihat definisi singkat sambil membaca atau mendengarkan.
Pertanyaan diskusi
- Bagaimana perubahan desain elektroda bisa mengurangi efek degradasi kimomekanis pada baterai?
- Apa manfaat dan risiko menerapkan tekanan terkontrol pada baterai dalam perangkat konsumen?
- Studi awalnya melihat perilaku ini pada earbud komersial. Menurut Anda, bagaimana hasil ini bisa mempengaruhi perancangan perangkat elektronik sehari-hari?
Artikel terkait
Sensor Rumah dan AI Pantau Perubahan Kesehatan pada Pasien ALS
Tim di University of Missouri menguji sistem yang menggabungkan sensor rumah dan kecerdasan buatan untuk melacak perubahan fungsi sehari-hari pada pasien ALS. Tujuannya mendeteksi masalah lebih awal dan membantu tindakan klinis cepat.
Filter nanofiber yang menangkap CO2 di dalam gedung
Para peneliti mengembangkan filter udara berbahan nanofiber karbon yang menangkap karbon dioksida di dalam bangunan. Filter ini kompatibel dengan sistem HVAC, bisa dipakai ulang, dan berpotensi menurunkan penggunaan energi dan emisi.
Bagaimana Amazon molly tetap sehat tanpa pejantan
Peneliti University of Missouri menemukan bahwa Amazon molly, ikan yang berkembang biak dengan mengkloning, tetap sehat secara genetik meski sudah hidup lama. Mereka menyimpulkan konversi gen mungkin memperbaiki DNA dan mencegah kerusakan genetik.
