Para ilmuwan berhasil mengembangkan teknologi baru dengan memanipulasi graphene untuk menciptakan material yang memiliki densitas energi dan daya tertinggi. Material inovatif ini dinamakan multiscale reduced graphene oxide (M-rGO) dan berpotensi meningkatkan kapasitas serta kecepatan pengisian pada perangkat penyimpanan energi.
M-rGO dibuat dari grafit yang melimpah di alam dan diterapkan pada sel pouch, sejenis baterai isi ulang yang dikemas dalam foil tipis dan lentur. Sel pouch ini umum digunakan pada kendaraan listrik, drone, perangkat wearable, laptop, ponsel, dan tablet. Integrasi M-rGO diyakini dapat meningkatkan kapasitas total, waktu pengisian, dan efisiensi daya di perangkat yang lebih kecil.
Keunggulan Superkapasitor Berbasis Graphene
Superkapasitor menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik terpisah pada permukaan elektroda, berbeda dengan baterai konvensional yang menggunakan ikatan kimia. Keunggulannya dapat dilihat dari densitas energi yang lebih tinggi dan kemampuan mengalirkan daya jauh lebih cepat. Namun, hingga kini, penggunaan superkapasitor masih terbatas karena energi potensial dari material yang digunakan tidak maksimal terserap.
Graphene yang digunakan pada superkapasitor memiliki struktur fisik yang padat, sehingga ion sulit bergerak bebas untuk menyimpan muatan listrik. Struktur graphene yang bertumpuk rapat menghambat ruang bagi ion untuk berpindah, mengurangi efektivitas penyimpanan energi. Sebelumnya, solusi yang dikembangkan adalah membentuk graphene menjadi struktur tiga dimensi menyerupai spons agar ion bisa lebih mudah bergerak. Sayangnya, struktur ini jadi berat dan besar sehingga kurang praktis.
Inovasi Proses Produksi M-rGO
Tim peneliti mengatasi masalah tersebut dengan teknik pemanasan graphene secara dua tahap. Proses ini menghasilkan jaringan graphene yang kusut, berlekuk, dan memiliki struktur dalam beberapa skala. Hasilnya, material ini tetap ringan dan menyediakan permukaan luas untuk menyimpan energi sekaligus mengizinkan gerakan ion yang cepat.
Mainak Majumder, profesor teknik mesin dan aeronautika dari Monash University, menyatakan bahwa temuan ini akan memungkinkan pembuatan superkapasitor pengisian cepat yang dapat menyimpan energi cukup sebagai pengganti baterai di berbagai aplikasi. Selain itu, superkapasitor ini mampu mengalirkan daya dengan kecepatan jauh lebih tinggi.
Potensi Penggunaan dalam Kendaraan Listrik dan Perangkat Elektronik
Pengembangan M-rGO dalam sel pouch membuka kemungkinan signifikan dalam industri kendaraan listrik dan elektronik rumah tangga. Berikut adalah beberapa keunggulan yang dapat diraih dengan teknologi ini:
- Kapasitas energi lebih besar dalam ukuran yang lebih kecil.
- Waktu pengisian jauh lebih cepat dari baterai konvensional.
- Bobot dan ukuran baterai dapat dikurangi tanpa mengorbankan daya.
- Meningkatkan umur pakai dan stabilitas perangkat.
- Mendukung perangkat dengan kebutuhan daya tinggi dan kompleks.
Dengan kemajuan ini, masa depan kendaraan listrik bisa semakin efisien dan perangkat rumah tangga menjadi lebih handal. Inovasi superkapasitor berbasis graphene akan mempercepat transisi ke teknologi energi yang lebih ramah lingkungan dan bertenaga tinggi.
Temuan hasil riset ini telah dipublikasikan di jurnal Nature Communications dan menjadi bukti nyata bagaimana pengembangan material grafit dapat mendorong teknologi energi masa depan. Upaya lebih lanjut diharapkan dapat mempercepat komersialisasi serta integrasi teknologi ini di produk-produk pada pasar global.
