Thomas Edison pernah mengembangkan baterai isi ulang berbasis nikel-besi lebih dari satu abad lalu. Saat ini, teknologi tersebut kembali mendapat perhatian setelah para peneliti dari University of California, Los Angeles (UCLA) berhasil mengembangkan prototipe baterai baru. Baterai ini mampu mengisi ulang dalam hitungan detik dan bertahan hingga lebih dari 12.000 siklus penggunaan, yang setara dengan pemakaian selama lebih dari 30 tahun.
Latar Belakang Sejarah Baterai Edison
Pada awal abad ke-20, kendaraan listrik lebih banyak beredar dibandingkan kendaraan berbensin di Amerika Serikat. Pada 1901, Edison mematenkan baterai mobil berjenis timbal-asam yang sempat dianggap sebagai terobosan. Namun, keterbatasan jarak tempuh hingga hanya 30 mil dan biaya yang relatif mahal membuat baterai tersebut kalah bersaing dengan mesin pembakaran internal. Akibatnya, impian Edison untuk mempopulerkan baterai nikel-besi sebagai penggerak utama kendaraan listrik tidak terwujud.
Pengembangan Teknologi Baterai Nikel-Besi Modern
Meskipun teknologi baterai nikel-besi tidak banyak digunakan untuk transportasi masa kini, para insinyur UCLA menilai konsep dasar baterai ini sangat potensial untuk diaplikasikan dalam infrastruktur energi terbarukan. Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Small ini menampilkan baterai yang berbasis nanoteknologi dengan struktur protein dan logam yang sangat kecil, berukuran lima nanometer. Ukuran ini membuat permukaan baterai menjadi sangat besar sehingga mempercepat proses pengisian dan pengeluaran energi.
Biokimiawan Maher El-Kady, salah satu penulis penelitian, mengungkapkan bahwa teknologi ini memadukan prinsip kimia elemen dan anatomi kerangka vertebrata. Mirip dengan bagaimana protein memandu pembentukan tulang yang kuat namun fleksibel, mereka menggunakan protein hasil samping dari pengolahan daging sapi yang dikombinasikan dengan graphene oxide. Proses pemanasan tinggi mengubah protein tersebut menjadi karbon dan menghilangkan oksigen yang biasanya menghambat efektivitas baterai.
Keunggulan dan Keterbatasan Baterai Nikel-Besi
Penggunaan nanokluster logam nikel dan besi yang tersebar rapat di dalam aerogel hampir 99 persen berisi udara ini memungkinkan setiap atom berpartisipasi dalam reaksi kimia secara maksimal. Hasilnya, baterai mampu mengisi ulang dengan sangat cepat dan memiliki daya tahan siklus sangat tinggi. Namun, kapasitas penyimpanan baterai ini masih jauh di bawah baterai lithium-ion, sehingga kurang cocok untuk kendaraan listrik.
Para peneliti menilai keunggulan baterai nikel-besi terbaru ini justru sangat relevan untuk penyimpanan energi pada instalasi energi terbarukan. Contohnya seperti panel surya atau pusat data yang memerlukan sumber cadangan listrik dengan pengisian cepat dan tahan lama. Baterai ini dapat menyimpan listrik berlebih pada siang hari dan menyalurkannya kembali saat malam, mendukung stabilitas pasokan energi.
Potensi Sumber Daya dan Dampak Lingkungan
Salah satu keunggulan baterai ini adalah penggunaan material yang mudah diperoleh dan tidak mengandalkan logam tanah jarang layaknya baterai lithium-ion. "Kami hanya mencampur bahan-bahan umum, menerapkan proses pemanasan yang lembut, dan menggunakan bahan baku yang tersedia secara luas," kata El-Kady. Hal tersebut berpotensi menekan biaya produksi sekaligus mengurangi dampak lingkungan akibat pertambangan bahan langka.
Penerapan dan Pengembangan Selanjutnya
Pengembangan teknologi baterai nikel-besi nanostruktur ini masih dalam tahap awal, tetapi hasil penelitian menunjukkan prospek jangka panjang yang menjanjikan. Baterai ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi penyimpanan energi terbarukan dan mendukung transisi energi bersih. Kecepatan pengisian, usia pakai, dan bahan yang mudah didapat menjadi faktor penting di balik inovasi ini.
Dengan kemajuan ini, teknologi baterai yang pernah gagal di masa lalu bisa mendapatkan kesempatan kedua untuk berperan dalam solusi energi masa depan. Penelitian berkelanjutan di UCLA dan institusi lainnya membuka kemungkinan baterai nikel-besi menjadi bagian utama dalam mendukung infrastruktur listrik ramah lingkungan.
-
-
-
-
