Lawan Baterai China, AS Siap Gunakan Temuan Thomas Edison

Jenis baterai yang dianggap usang selama lebih dari seabad kini kembali menarik perhatian para ilmuwan dan pelaku bisnis seiring dunia memasuki transisi energi berskala besar

Dari penemuan Thomas Edison hingga teknologi yang ditinggalkanPada tahun 1901, Thomas Edison memperkenalkan baterai nikel-besi (Ni-Fe) dengan harapan dapat menggantikan baterai timbal-asam yang ada saat itu.

Jenis baterai ini memiliki struktur yang relatif sederhana, dengan elektroda positif yang terbuat dari nikel oksida, elektroda negatif dari besi, dan larutan elektrolit alkali.

Sejak awal, baterai Ni-Fe menunjukkan keunggulan yang jelas dalam daya tahannya yang superior dibandingkan dengan banyak teknologi penyimpanan energi lainnya.

Dalam kondisi pengoperasian yang sesuai, baterai nikel-besi dapat beroperasi dengan andal selama beberapa dekade, bahkan hingga 30-50 tahun, tanpa degradasi yang signifikan.

Kemampuannya untuk menahan banyak siklus pengisian-pengosongan yang dalam tanpa kerusakan menjadikannya salah satu jenis baterai paling tahan lama yang pernah dikembangkan.Namun, keterbatasan kinerja inilah yang menyebabkan penemuan ini dengan cepat ditinggalkan. Baterai Ni-Fe memiliki kecepatan pengisian yang lambat dan efisiensi energi yang lebih rendah dibandingkan dengan baterai timbal-asam, belum lagi ukurannya yang besar dan biaya investasi awal yang relatif tinggi dalam konteks awal abad ke-20.

Seiring munculnya teknologi baru, terutama lithium-besi, dengan kepadatan energi yang tinggi dan kemampuan pengisian daya yang cepat, baterai nikel-besi secara bertahap menghilang dari arus utama teknologi penyimpanan energi.

Selama lebih dari 120 tahun, jenis baterai ini hampir secara eksklusif digunakan dalam aplikasi yang sangat terbatas seperti sistem daya mandiri atau lingkungan yang membutuhkan daya tahan tinggi.

Namun seiring perubahan lanskap energi global, penemuan yang tampaknya terlupakan ini mulai dievaluasi kembali.

Mengapa teknologi baterai, yang sudah berusia lebih dari seabad, ditemukan kembali?Kebangkitan kembali baterai nikel-besi terkait dengan perkembangan energi terbarukan.

Energi surya dan angin memainkan peran yang semakin penting, tetapi keduanya dicirikan oleh ketidakstabilan dan ketergantungan pada kondisi alam. Kebutuhan akan penyimpanan energi jangka panjang menjadi lebih mendesak dari sebelumnya.

Sementara itu, meskipun baterai lithium-ion yang populer saat ini menawarkan kinerja tinggi, baterai ini menghadapi beberapa keterbatasan seperti masa pakai yang lebih pendek, biaya penggantian yang tinggi, dan ketergantungan pada material seperti lithium atau kobalt, yang menimbulkan banyak tantangan lingkungan dan rantai pasokan.

Sebaliknya, baterai nikel-besi, dengan strukturnya yang sederhana, memiliki karakteristik yang cocok untuk daya tahan tinggi, degradasi siklik rendah, ketersediaan material yang mudah, dan keamanan yang tinggi.

Inilah sebabnya mengapa jenis baterai ini mulai mendapatkan kembali perhatian dalam sistem penyimpanan energi skala besar, terutama mikrogrid atau daerah tanpa jaringan listrik yang stabil. Saat ini, banyak kelompok penelitian sedang mencari cara untuk meningkatkan jenis baterai ini. Di Universitas California, Los Angeles (UCLA),para ilmuwanberfokus pada masalah inti yang telah ada selama lebih dari seabad: efisiensi rendah dan kecepatan respons yang lambat.

Salah satu pendekatan kunci adalah meningkatkan material elektroda menggunakan nanostruktur atau material berpori, yang meningkatkan luas permukaan reaksi dan memperbaiki laju pertukaran ion.

Hal ini akan membuat baterai lebih tahan lama dan efisien, serta secara signifikan mengurangi kehilangan energi.

Studi lain juga berfokus pada penambahan katalis untuk membatasi produksi gas hidrogen yang tidak diinginkan, yang mengurangi efisiensi baterai selama pengoperasian.

Pada saat yang sama, penyesuaian komposisi dan konsentrasi larutan elektrolit juga dianggap sebagai faktor kunci dalam meningkatkan konduktivitas dan stabilitas jangka panjang sistem baterai.Yang menarik perhatian adalah kombinasi baterai nikel-besi dengan produksi hidrogen. Karena sifat elektrokimia sistem Ni-Fe, selama pengisian daya, baterai dapat secara bersamaan berpartisipasi dalam elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen.

Alih-alih memandang hal ini sebagai kehilangan energi, para ilmuwan sedang mencari cara untuk memanfaatkan proses ini guna mengubah baterai menjadi bagian dari sistem penyimpanan energi hibrida, di mana energi listrik dapat diubah dan disimpan sebagai bahan bakar.

Pendekatan ini menunjukkan bahwa baterai nikel-besi dapat menjadi penghubung dalam ekosistem energi baru, terutama karena banyak negara berinvestasi dalamekonomihidrogen.

Namun, baterai Ni-Fe tidak diharapkan untuk menggantikan baterai lithium-ion di bidang-bidang seperti kendaraan listrik atau elektronik. Sebaliknya, baterai ini diposisikan sebagai solusi pelengkap, yang cocok untuk sistem yang membutuhkan daya tahan tinggi dan biaya operasional jangka panjang yang rendah.