Memasak bahan baterai berkelanjutan dalam microwave | Riset

Memasak bahan baterai berkelanjutan dalam microwave |  Riset post thumbnail image

Diskon terbesar Data SGP 2020 – 2021.

Rute sederhana dan berkelanjutan untuk membuat anoda yang lebih baik untuk baterai isi ulang sedang disiapkan oleh ahli kimia di Universitas St Andrews, Inggris.

Sebuah tim yang dipimpin oleh ahli kimia Robert Armstrong telah bekerja untuk meningkatkan jangkauan bahan anoda yang tersedia untuk baterai isi ulang natrium-ion. Baterai ini dapat menyaingi baterai lithium-ion, dan dapat dibuat dari sumber yang jauh lebih berkelanjutan dan murah – garam.

Anoda untuk baterai lithium-ion sering didasarkan pada karbon. Tapi sementara ion lithium kecil cocok dengan grafit, ion natrium yang lebih besar tidak. Bahan anoda alternatif yang sedang diselidiki termasuk molekul yang mengandung gugus organik redoks-aktif, termasuk karboksilat, imina dan azo. Sintesis biasanya melibatkan reaksi berbasis pelarut konvensional.

Namun dalam upaya untuk menemukan rute yang lebih berkelanjutan untuk bahan baterai ini menghindari pelarut konvensional, Armstrong dan timnya beralih ke cara lain untuk membuat reaksi terjadi. Salah satunya adalah dengan menggunakan gelombang mikro. Tim bertujuan untuk membuat model senyawa anoda sodium naftalena-2,6-dikarboksilat (Na-NDC) sebagai bukti prinsip. Mereka mengaduk asam naftalena-2,6-dikarboksilat dan natrium hidroksida dengan sedikit etanol sebagai pelarut dalam tabung tertutup sambil memanaskannya dalam microwave. Setelah 10 menit, reaksi selesai dan bahan anoda didinginkan dan dikeringkan.1

Representasi skematis dari reaksi untuk menyiapkan Na-NDC (MW) menggunakan iradiasi gelombang mikro

Na-NDC diuji kekuatan elektrokimianya. Untuk melakukan ini, bahan dicampur dengan pengikat untuk membentuk elektroda. Pengikat yang berbeda diuji, dengan yang berbasis air lebih disukai. Ketika pengikat yang digunakan adalah karboksimetil selulosa, bahan anoda yang dihasilkan memiliki efisiensi coulombik yang sangat tinggi, yang menunjukkan harapan untuk komersialisasi, kata Armstrong. ‘Mereka tidak cukup baik untuk masuk ke perangkat komersial saat ini, kekurangannya terutama konduktivitas elektronik yang rendah,’ katanya. Ini berarti bahwa untuk membuat anoda yang bisa diterapkan, banyak karbon konduktif harus ditambahkan, dan ini mengarah pada kepadatan energi yang rendah, tambahnya. Armstrong berharap dengan mengembangkan material komposit yang berbeda, ini akan meningkat. ‘Ini melakukan setidaknya serta bahan serupa yang disiapkan dengan cara konvensional,’ kata Armstrong tentang Na-NDC.

Tim Armstrong juga baru-baru ini menerbitkan teknik sintesis anoda sederhana lainnya, menggunakan pengadukan mekanis untuk membuat reaksi berjalan, menghasilkan natrium karboksilat.2 Metode mekanokimia ini memakan waktu sekitar satu jam, dan tidak membutuhkan pelarut.

Pabrikan baterai natrium, Faradion, di Sheffield, Inggris, bekerja sama untuk menguji microwave dan bahan yang dibuat secara mekanis, setelah Armstrong dan timnya telah menyiapkan bahan anoda yang cukup untuk membuat perangkat yang dapat diterapkan.

Keuntungan membuat anoda dengan bahan organik adalah kemampuannya untuk dengan mudah diubah. ‘Ada begitu banyak ruang untuk meruntuhkan,’ kata Armstrong. Menggunakan metode seperti gelombang mikro dan sintesis mekanokimia menambah keberlanjutan baterai yang dihasilkan.

Serena Cussen di University of Sheffield, yang menggunakan sintesis gelombang mikro untuk menyelidiki komponen baterai lainnya, setuju. ‘Elektroda berbasis organik menghadirkan alternatif yang berpotensi lebih berkelanjutan untuk beberapa rekan anorganik mereka, yang menghadapi masalah rantai pasokan atau dampak lingkungan,’ katanya. ‘Ada juga kemungkinan menarik potensi elektrokimia fine-tuning melalui fleksibilitas struktural yang diberikan oleh elektroda aktif organik.’ Tantangan tetap ada dalam membuat sintesis gelombang mikro bekerja dalam skala besar, katanya, tetapi menambahkan bahwa ‘rute gelombang mikro adalah prospek yang menarik untuk pembuatan bahan penyimpanan energi yang lebih berkelanjutan.’

Related Post