Para ilmuwan dari Universitas Oxford bersama institusi mitra berhasil menciptakan bahan baru bernama state-independent electrolytes (SIEs). Bahan organik ini menawarkan performa ionik tinggi yang sama saat berada dalam bentuk cair maupun padat.
Penemuan ini menantang aturan elektrokimia yang selama ini menyatakan bahwa pergerakan ion melambat drastis ketika cairan mengeras. SIEs mempertahankan kecepatan pergerakan ion layaknya pada elektrolit cair meski dalam keadaan padat. Juliet Barclay, mahasiswa PhD sekaligus penulis utama penelitian menyatakan, “Kami menunjukkan bahwa bahan organik bisa direkayasa agar ion tidak ‘beku’ saat bahan menjadi padat.”
Struktur Unik Bahan SIEs
Material organik baru ini tetap mempertahankan konduktivitas ionik tinggi usai mengeras. Dalam baterai konvensional, ion bergerak melalui cairan, namun saat cairan membeku, molekul terkunci dan ion terperangkap seperti kendaraan di salju tebal. Fenomena ini disebut “freeze-out” yang selama ini menjadi kendala utama pengembangan baterai padat setara baterai cair.
Tim riset di bawah pimpinan Profesor Paul McGonigal dan Barclay merancang ulang arsitektur molekul SIEs. Mereka menggunakan molekul berbentuk cakram dengan rantai samping fleksibel yang mirip “roda dengan bulu halus.” Muatan positif tersebar merata di bagian pusat cakram, sehingga tidak mengikat kuat ion negatif yang bergerak bebas.
Saat bahan mengkristal, cakram ini tersusun menjadi kolom-kolom kaku dan rantai samping yang panjang seperti bulu halus mempertahankan lingkungan serupa cairan. Kondisi ini memungkinkan ion negatif mengalir bebas melalui struktur padat tersebut. McGonigal menyampaikan, “Kami mendesain agar ion dapat bergerak melalui jaringan yang fleksibel dan terstruktur, dan ternyata performa tetap stabil di berbagai fase cair maupun padat.”
Potensi pada Pengembangan Perangkat Masa Depan
Penemuan ini membuka kemungkinan baru dalam proses produksi baterai dan perangkat elektronik lain. Elektorlit dalam bentuk cair dapat dipanaskan dan dituangkan agar meresap sempurna ke seluruh bagian elektroda, lalu mengeras menjadi padat yang stabil. Proses ini menghilangkan risiko kebocoran dan kebakaran pada baterai cair tanpa mengorbankan kinerja.
Selain itu, bahan ini ringan, fleksibel, dan dapat dibuat dari sumber yang berkelanjutan, sangat cocok untuk baterai padat generasi berikutnya, sensor wearable, dan teknologi kaca pintar. Berbeda dengan bahan anorganik tradisional, SIEs berpotensi menjadi solusi elektronik berperforma tinggi yang lebih aman dan ramah lingkungan.
Tim Oxford kini fokus meningkatkan konduktivitas dan kemampuan adaptasi bahan ini. Tujuan berikutnya adalah mengintegrasikan SIEs ke dalam perangkat keras canggih serta menjajaki potensinya untuk menjadi sumber daya teknologi komputasi masa depan.
Temuan ini telah dipublikasikan di jurnal Science pada bulan Desember lalu, menandai kemajuan besar dalam riset material untuk baterai solid-state yang selama ini menjadi tantangan utama industri teknologi.
-
-
-
-
