Sebuah terobosan dari Cornell University menawarkan pendekatan baru untuk menangani baterai kendaraan listrik yang sudah aus. Alih-alih dihancurkan lalu diproses di tungku bersuhu tinggi, baterai bekas itu dipulihkan lewat perawatan kimia yang bisa mengembalikan kapasitas hingga 95%.
Metode ini menarik perhatian karena tidak hanya menargetkan limbah, tetapi juga biaya. Para peneliti menyebut proses tersebut dapat memangkas biaya manufaktur daur ulang hingga 56%, sekaligus menjaga komponen baterai tetap dalam bentuk aslinya.
Cara kerja metode DEER
Teknik itu disebut Direct Electrode-to-Electrode Regeneration, atau DEER. Cornell mengembangkan proses ini untuk mengambil kembali komponen baterai tanpa merusaknya, sehingga bagian penting masih bisa dipakai ulang.
Masalah utama pada baterai lithium-ion sering muncul ketika terbentuk lapisan padat bernama solid electrolyte interphase. Lapisan ini menghambat aliran energi meski sebagian besar material baterai sebenarnya masih ada.
Dalam proses Cornell, baterai dibuka dan elektrodanya dikeluarkan tanpa dihancurkan. Komponen utuh itu kemudian dimasukkan ke pelarut 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone untuk menghilangkan penumpukan tersebut sambil mempertahankan struktur dasarnya.
Pendekatan ini berbeda dari daur ulang konvensional yang biasanya mengubah baterai menjadi “black mass”. Dari sana, material diproses lagi memakai asam kuat untuk mengekstrak mineral.
Mengapa ini penting
Masalah baterai bekas akan makin besar seiring meluasnya penggunaan kendaraan listrik dan penyimpanan energi. Opsi daur ulang yang ada saat ini kerap mahal, boros energi, dan menimbulkan polusi.
Rantai pasoknya juga tidak selalu stabil. Ketergantungan pada jaringan pasokan yang rentan terhadap keterlambatan dan gangguan membuat proses ini kurang ideal untuk kebutuhan industri yang terus berkembang.
Biaya baterai masih menjadi faktor besar dalam harga kendaraan listrik. Jika material baterai bekas bisa dipulihkan lebih murah dan lebih dekat dengan lokasi penggunaannya, beban biaya untuk produsen, pemasok baterai, dan konsumen berpotensi turun.
Di Amerika Serikat, akses domestik terhadap mineral penting baterai masih terbatas. Kapasitas pemurnian dan daur ulang juga belum berkembang kuat, sehingga proses yang menjaga komponen tetap utuh bisa membantu memperkuat rantai pasok dalam negeri.
Hasil uji dan batas penggunaannya
Penelitian yang terbit pada 9 Juni di Energy and Environmental Science menunjukkan metode ini saat ini bisa digunakan pada baterai yang masih memiliki sekitar 70% hingga 80% tingkat kesehatan. Rentang itu umumnya menjadi tanda bahwa paket baterai EV sudah siap dipensiunkan.
Vibha Kalra, Fred H. Rhodes Professor of Chemical Engineering di Cornell Duffield College of Engineering, mengatakan bahwa baterai tersebut diperbaiki “sebagaimana adanya” tanpa dicacah atau dijadikan bubuk. Ia juga menyebut proses pelarutan itu membantu baterai memulihkan kapasitasnya.
Kalra menambahkan bahwa pemulihan yang dicapai mencapai 95%. Ia menilai pendekatan ini sangat memperpendek “lingkaran circularity” karena baterai bisa kembali masuk ke baterai baru dengan langkah yang jauh lebih singkat.
Dampak yang dibidik
Jika pemulihan material seperti ini bisa diterapkan lebih luas, manfaatnya tidak hanya berhenti pada kendaraan listrik. Sistem yang sama juga mendukung baterai rumah dan penyimpanan listrik di jaringan yang membantu menjaga pasokan saat terjadi pemadaman, badai, atau gangguan lain.
Pendekatan ini juga berpotensi mengurangi limbah, penggunaan air, dan polusi udara. Di saat yang sama, kebutuhan untuk terus menambang material baru bisa berkurang karena lebih banyak komponen lama yang kembali dipakai.
Tim Cornell kini berencana menerapkan DEER pada sistem baterai yang lebih besar. Mereka juga ingin menyesuaikan prosesnya agar bisa menangani bentuk degradasi lain, termasuk kehilangan lithium yang bersifat permanen.
