Baterai Aliran dengan Nanofluida yang Hasilkan Kepadatan Tinggi

Selain mengalahkan baterai lithium dalam hal kinerja dan keamanan, aliran baterai juga dapat ditingkatkan dengan lebih mudah. Jika ingin menyimpan lebih banyak energi, cukup tambah ukuran tangki penyimpanan larutan atau konsentrasi larutan. Jika ingin memberi lebih banyak daya, cukup susun lebih banyak sel di atas satu sama lain atau tambahkan tumpukan baru.

"Skalabilitas ini membuat baterai aliran cocok untuk aplikasi yang membutuhkan sebanyak 100 megawatt," ujar Kepala teknis di Volta Energy Technologies, di Naperville, Illinois, dan pakar baterai aliran, Kara Rodby, dikutip dari lamanIEEE Spectrum.

Nanofluida

Saat ini baterai aliran konvensional mengemas sangat sedikit energi ke dalam volume dan massa tertentu. Kepadatan energinya hanya 10 persen dari baterai lithium-ion. Hal ini ada hubungannya dengan jumlah bahan yang dapat ditampung oleh larutan air.

Oleh karena itu, aliran baterai sejauh ini terlalu besar untuk sebagian besar aplikasi. Untuk mengecilkannya agar muat di kendaraan listrik, maka perlu meningkatkan kepadatan energinya hingga setara dengan baterai lithium-ion. Partikel nano dapat meningkatkan kepadatan energi aliran baterai.

Salah satu cara yang baik untuk menambah kapasitas baterai aliran adalah dengan nanofluida, yang menahan partikel nano dalam suspensi. Partikel-partikel ini mengalami reaksi redoks pada permukaan elektroda serupa dengan bagaimana ion terlarut bereaksi dalam baterai aliran konvensional, namun nanofluida lebih padat energi.

Yang penting, nanofluida dirancang untuk tetap tersuspensi tanpa batas waktu, tidak seperti suspensi lainnya. Suspensi yang tidak terbatas tersebut membantu partikel bergerak melalui sistem dan melakukan kontak dengan elektroda. Partikel-partikel tersebut dapat menyusun hingga 80 persen berat cairan dan menjadikannya tidak lebih kental daripada oli motor.

Nanofluida yang tersuspensi dalam elektrolit berbasis air pertama kali diselidiki untuk aplikasi ini pada 2009 oleh para peneliti di Argonne National Laboratory dan Illinois Institute of Technology. Para ilmuwan menemukan nanofluida dapat digunakan dalam sistem dengan potensi penyimpanan energi yang mendekati baterai lithium-ion dan dengan pengisian ulang baterai aliran yang dapat dipompa.

Terlebih lagi, partikel skala nano dapat dibuat dari mineral murah yang tersedia, seperti besi oksida dan gamma mangan dioksida untuk bahan anoda dan katoda. Selain itu, karena NEF merupakan suspensi berair, bahan tersebut tidak terbakar atau meledak, dan bahan tersebut juga tidak berbahaya jika baterai bocor. Baterai memiliki jangkauan operasional yang luas antara -40 derajat Celsius dan 80 derajat Celsius.

Pada 2013, tim ini menerima hibah tiga tahun senilai 3,44 juta dollar AS dari Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) Kementerian Energi AS untuk membangun prototipe baterai NEF berkapasitas 1 kilowatt-jam. Keberhasilan prototipe ini mendorong beberapa peneliti utama untuk memisahkan diri dari sebuah perusahaan bernama Influit Energy, untuk mengkomersialkan teknologi tersebut. hay/I-1