Kemajuan pesat kendaraan listrik dan perangkat elektronik berdaya tinggi telah memicu meningkatnya permintaan akan baterai lithium-ion pengisian daya ultra cepat. Namun demikian, baterai isi ulang lithium-ion saat ini mengalami penurunan daya yang parah selama proses pengisian cepat dan bahkan dapat menyebabkan kegagalan fatal, yang meningkatkan risiko keselamatan. Hal ini terutama berasal dari ketidakstabilan elektrokimia pada antarmuka anoda-elektrolit, yang memicu pengendapan logam-lithium berbahaya pada permukaan baterai dan stabilitas termal yang buruk.
Dalam beberapa tahun terakhir, material anoda tegangan tinggi telah menjadi alternatif yang sangat menjanjikan untuk menghambat pengendapan litium yang berlebihan dan pembentukan lapisan antarmuka elektrolit padat (SEI) yang tidak stabil. Terlepas dari keunggulan ini, material canggih saat ini masih dibatasi oleh konduktivitas ionik dan stabilitas termal yang kurang memuaskan, yang melemahkan keluaran daya dan keandalan jangka panjang.
Menurut laporan media asing, untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Madya Dongwook Han di Universitas Sains dan Teknologi Nasional Seoul telah mengembangkan material anoda litium titanium fosfat non-stoikiometrik (OS) dengan struktur tipe NASICON. Material ini terkenal karena stabilitas struktural dan termalnya yang luar biasa. Desain ini dapat menginduksi transformasi fasa spontan di bawah permukaan partikel material aktif untuk menembus batasan kinetik dan mencapai kinerja pengisian cepat yang stabil.
Temuan penelitian yang relevan telah dipublikasikan di jurnal Advanced Functional Materials.
Modulasi Permukaan untuk Percepatan Transportasi Ion
Litium titanium fosfat (LTP) memiliki struktur tipe natrium-super-ionik-konduktor (NASICON), yang menawarkan stabilitas struktural dan termal yang luar biasa serta saluran difusi ion litium yang cepat. Untuk memanfaatkan potensi penuhnya, para peneliti mengadopsi strategi desain non-stoikiometrik dan sengaja meningkatkan rasio fosfor (P) terhadap titanium (Ti). Komposisi yang kekurangan titanium tersebut menghasilkan domain titanium fosfat (TPO) di dekat permukaan partikel LTP.
Daerah yang kaya TPO ini bertindak sebagai saluran kinetik efisiensi tinggi, menurunkan penghalang energi untuk transportasi ion litium melintasi antarmuka anoda-elektrolit dan membangun jalur transfer ion cepat di dekat permukaan partikel. Selain itu, ikatan P-O-P yang sangat fleksibel dalam kerangka TPO memberikan fleksibilitas struktural untuk beradaptasi dengan variasi volume selama siklus pengisian cepat dan melindungi struktur tipe NASICON dari kerusakan ireversibel.
Performa Andal dalam Kondisi Pengisian Cepat
Oleh karena itu, dalam uji kemampuan laju pengisian, indikator penting yang mengevaluasi kapasitas pengisian cepat, anoda komposit OS-LTP-karbon (OS-LTP/C) mempertahankan 86% dari kapasitas awalnya pada laju pengisian 10C, sementara kapasitas anoda komposit LTP/C murni turun drastis.
Material ini juga memberikan stabilitas siklus yang sangat baik setelah lebih dari 250 siklus. Konfigurasi sel penuh menunjukkan kinerja laju yang sama hebatnya dan kompatibilitas yang luas dengan katoda tegangan tinggi.
Jalan yang Lebih Luas Menuju Baterai yang Lebih Aman
“Metode kami menciptakan paradigma baru untuk desain baterai pengisian cepat, dan dapat diterapkan secara luas pada berbagai sistem penyimpanan energi masa depan termasuk baterai solid-state,” Han menjelaskan. “Strategi desain ini dapat membuat kendaraan listrik lebih praktis dengan mempersingkat waktu pengisian, meningkatkan keamanan, dan memberikan dukungan untuk jaringan listrik energi terbarukan.”
Kesimpulannya, strategi desain non-stoikiometrik ini mengatasi salah satu hambatan utama yang dihadapi oleh baterai isi ulang dan menawarkan pendekatan yang menjanjikan untuk teknologi penyimpanan energi pengisian ultra cepat yang siap dipasarkan.
Waktu posting: 07-Agu-2026