Baterai Berbasis Kayu, Harapan Baru Energi Bersih

Material anoda harus memiliki kemampuan menyimpan ion sekaligus memungkinkan ion tersebut bergerak secara efisien. Karena itu, karakteristik seperti struktur pori, luas permukaan, jarak antar-lapisan karbon, tingkat kristalinitas, serta keberadaan situs aktif menjadi faktor penting dalam menentukan performa elektrokimia.

Material karbon berbasis lignin menarik perhatian karena struktur karbon yang dihasilkan dapat direkayasa agar memiliki kombinasi pori dan situs aktif yang mendukung penyimpanan serta transportasi ion.

Karakteristik tersebut membuat karbon berbasis biomassa, termasuk lignin, banyak diteliti untuk aplikasi baterai litium-ion maupun natrium-ion (sodium-ion). Stora Enso sendiri mengembangkan Lignode sebagai material hard carbon berbasis lignin yang ditujukan sebagai material anoda pada baterai litium-ion dan natrium-ion. Pada 2024, perusahaan tersebut menjalin kerja sama dengan Altris untuk mengembangkan penggunaan Lignode dalam sel baterai natrium-ion.

Mengapa Hard Carbon Menarik untuk Baterai?

Salah satu alasan material hard carbon menarik perhatian adalah struktur internalnya. Berbeda dengan grafit yang memiliki struktur berlapis dan sangat teratur, hard carbon memiliki struktur yang lebih tidak teratur atau amorf. Struktur ini menyediakan ruang dan situs penyimpanan ion yang berbeda dibandingkan grafit.

Dalam konteks baterai, struktur tersebut berpotensi memberikan keuntungan tertentu, terutama dalam hal kemampuan material menerima dan melepaskan ion pada tingkat arus yang lebih tinggi (fast charging). Stora Enso mengklaim struktur hard carbon berbasis lignin pada Lignode dapat mendukung proses pengisian dan pengosongan yang lebih cepat dibandingkan grafit tradisional, serta memiliki performa yang lebih baik pada suhu rendah. Perusahaan juga menyebut material tersebut dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, mulai dari kendaraan listrik dan elektronik konsumen hingga sistem penyimpanan energi berskala besar.

Namun, klaim tentang kemampuan pengisian cepat perlu ditempatkan dalam konteks yang lebih luas. Kecepatan pengisian sebuah baterai tidak hanya ditentukan oleh material anoda. Kinerja keseluruhan dipengaruhi oleh desain sel, material katoda, elektrolit, separator, kolektor arus, sistem manajemen baterai (Battery Management System/BMS), suhu, kondisi pengoperasian, serta batas keamanan baterai.

Karena itu, penggunaan hard carbon berbasis lignin tidak otomatis membuat seluruh baterai dapat diisi penuh dalam hitungan menit. Keunggulan pengisian cepat merupakan salah satu potensi material yang perlu diuji dalam konfigurasi sel baterai yang lengkap dan pada kondisi penggunaan nyata.

Potensi Karbon

Pengembangan material karbon dari biomassa juga terus berlangsung di lingkungan akademik. Salah satu penelitian terbaru yang diterbitkan di RSC Advances pada 2026 mengembangkan material anoda berbasis biomassa pohon birch. Penelitian tersebut menghasilkan karbon dengan struktur mikro-mesopori hierarkis, kerangka karbon yang sebagian besar amorf, serta situs aktif yang mendukung penyimpanan litium dan transportasi ion.

Material tersebut dibuat melalui aktivasi menggunakan asam fosfat yang kemudian dilanjutkan dengan proses pirolisis pada suhu 1.000 derajat Celsius. Dalam pengujian laboratorium, material karbon berbasis biomassa birch tersebut menunjukkan kapasitas reversibel 915 mAh per gram setelah 1.000 siklus pada laju 1C.

Pada pengujian 2,5C, material mempertahankan kapasitas 412 mAh per gram setelah 2.000 siklus, sedangkan pada 5C masih mempertahankan 235 mAh per gram setelah 5.000 siklus. Peneliti juga melaporkan efisiensi Coulomb mendekati 100 persen pada kondisi pengujian tersebut.

Hasil ini memang menarik, tetapi perlu dipahami bahwa penelitian tersebut menggunakan karbon yang berasal dari biomassa pohon birch secara umum, dan bukan secara khusus menggunakan Lignode atau lignin murni.