Mikro Baterai Pelacak Pergerakan Salmon

Baterai mikro bekerja lebih baik di air dingin tempat salmon sering tinggal. Beterai ini mengirim sinyal yang lebih jelas pada suhu rendah untuk melacak salmon.

Para ilmuwan telah menciptakan microbattery dengan peningkatan energi dua kali lebih besar dibandingkan denganmicrobatteries yang ada saat ini. Baterai ini juga dapat digunakan untuk memantau pergerakan dan tingkah laku ikan salmon di seluruh dunia.

Meski bukan merupakan baterai terkecil di dunia, namun baterai berbentuk silinder ini hanya sedikit lebih besar dari sebutir beras panjang. Ukurannya juga cukup kecil untuk disuntikan ke dalam organisme seperti ikan.

Baterai baru ini juga memiliki cukup energi untuk memberi daya pada "label" akustik ikan. Rincian tentang baterai yang dibuat oleh ilmuwan di Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory, Amerika Serikat ini diterbitkan baru-baru ini dalam Laporan Ilmiah.

Penelitian tentang bahan baterai juga ditampilkan tahun lalu di Journal of Materials Chemistry. Bagi para ilmuwan yang melacak pergerakan ikan salmon, baterai yang lebih ringan diterjemahkan ke pemancar yang lebih kecil yang dapat dimasukkan ke ikan yang lebih muda dan lebih kecil.

Ini memungkinkan para ilmuwan untuk melacak salmon dalam siklus kehidupan mereka, terutama di sungai kecil yang sangat penting untuk awal mereka. Baterai baru juga dapat memberi sinyal daya lebih jauh, memungkinkan peneliti untuk melacak ikan lebih jauh dari pantai atau di air yang lebih dalam.

"Penemuan baterai ini pada dasarnya merevolusi dunia biotelemetri dan membuka studi tentang tahap-tahap kehidupan awal salmon dengan cara yang belum pernah terjadi sebelumnya," kata M. Brad Eppard, seorang ahli biologi perikanan.

"Selama bertahun-tahun faktor pembatas utama untuk menciptakan pemancar yang lebih kecil adalah ukuran baterai. Rintangan itu kini telah diatasi," tambah Eppard, yang mengelola program penelitian perikanan di Portland.

Beberapa lembaga lain menggunakan informasi dari penandaan ini untuk memetakan kesejahteraan ikan yang terancam punah dan untuk membantu menentukan cara optimal untuk mengoperasikan bendungan. Tiga tahun yang lalu, Daniel Deng, seorang insinyur PNNL, menciptakan pemancar yang lebih kecil, cukup kecil untuk disuntikkan.

Injeksi di angap jauh lebih baik dari pembedahan yang bersifat invasif dan membuat stres bagi ikan. Proses injeksi juga lebih cepat dan lebih murah.

"Ini adalah tantangan besar yang benar-benar kami hadapi selama tiga tahun terakhir," kata Deng. "Tidak ada yang seperti ini tersedia secara komersial, yang dapat disuntikkan. Baik baterainya terlalu besar, atau mereka tidak bertahan cukup lama saat di gunakan. Itulah mengapa kami harus mendesain sendiri," tambah Deng

Deng kemudian bekerjasama dengan ahli ilmu material Jie Xiao untuk membuat desain baterai baru. Untuk mengemas lebih banyak energi ke dalam area kecil, tim Xiao meningkatkan teknik "jellyroll" yang biasanya digunakan untuk membuat baterai silinder rumah tangga yang lebih besar.

Tim Xiao meletakkan lapisan bahan baterai satu di atas yang lain dalam proses yang dikenal sebagai laminasi, lalu menggulungnya bersama-sama. Lapisan-lapisan itu meliputi suatu bahan pemisah yang diapit oleh katoda yang terbuat dari karbon fluorida dan anoda yang terbuat dari litium.

Menggunakan teknik jellyroll memungkinkan tim Xiao untuk menciptakan area yang lebih besar bagi elektron untuk berinteraksi, mengurangi impedansi begitu banyak sehingga kapasitas material adalah sekitar dua kali lipat dari baterai mikro tradisional yang digunakan pada label ikan akustik.

"Ini agak mirip gumpalan Play-Doh, satu lapisan pada satu waktu, dan kemudian menggulungnya bersama-sama, seperti jeli gulung," kata Xiao. "Ini memungkinkan Anda untuk mengemas lebih banyak bahan aktif Anda ke ruang kecil tanpa meningkatkan resistensi."

Baterai ini memiliki cukup energi untuk mengirimkan sinyal akustik yang cukup kuat agar berguna untuk studi pelacakan ikan bahkan di lingkungan yang bising seperti di dekat bendungan besar.

Baterai dapat memberi daya sinyal 744-mikrodetik yang dikirim setiap tiga detik selama sekitar tiga minggu, atau sekitar setiap lima detik selama satu bulan. Ini adalah baterai terkecil yang diketahui para peneliti dengan kapasitas energi yang cukup.

Baterai juga bekerja lebih baik di air dingin tempat salmon sering tinggal, mengirim sinyal yang lebih jelas pada suhu rendah dibandingkan dengan baterai saat ini. Itu karena bahan aktif mereka adalah lithium dan karbon fluorida, sebuah kimia yang menjanjikan untuk aplikasi lain tetapi belum umum untuk microbatteries. nik/berbagai sumber/E-6