BerandaComputers and TechnologyPembuat mobil ingin membuang kemasan baterai, menggunakan badan mobil untuk penyimpanan energi

Pembuat mobil ingin membuang kemasan baterai, menggunakan badan mobil untuk penyimpanan energi

Dapatkan bayaran darinya –

Ada kebangkitan yang sedang berlangsung dalam penelitian baterai struktural.

Daniel Oberhaus, wired.com

A stylized image of an automobile.

Elon Musk membuat banyak janji selama Hari Baterai Tesla September lalu. Segera, katanya, perusahaan akan memiliki mobil yang menggunakan baterai dengan anoda silikon murni untuk meningkatkan kinerja mereka dan mengurangi kobalt di katoda untuk menurunkan harganya. Paket baterainya akan diintegrasikan ke dalam sasis sehingga memberikan dukungan mekanis selain energi, desain yang diklaim Musk akan mengurangi bobot mobil hingga 10 persen dan meningkatkan jarak tempuh lebih jauh. Dia memuji baterai struktural Tesla sebagai “revolusi” dalam bidang teknik — tetapi bagi beberapa peneliti baterai, masa depan Musk terlihat sangat mirip dengan masa lalu.

“Pada dasarnya dia melakukan sesuatu yang kami lakukan 10 tahun yang lalu,” kata Emile Greenhalgh, ilmuwan material di Imperial College London dan kursi teknik dalam teknologi baru di Royal Academy. Dia adalah salah satu pakar baterai struktural terkemuka di dunia, pendekatan penyimpanan energi yang menghapus batas antara baterai dan objek yang diberi daya. “Apa yang kami lakukan melampaui apa yang dibicarakan Elon Musk,” kata Greenhalgh. “Tidak ada baterai yang tertanam. Materi itu sendiri adalah perangkat penyimpanan energi. ”

Saat ini, baterai menyumbang sebagian besar ukuran dan berat sebagian besar elektronik. Smartphone sebagian besar adalah sel lithium-ion dengan beberapa prosesor yang ada di sekitarnya. Ukuran drone dibatasi oleh baterai yang dapat dibawa. Dan sekitar sepertiga dari berat kendaraan listrik adalah kemasan baterainya. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membangun baterai konvensional ke dalam struktur mobil itu sendiri, seperti yang direncanakan Tesla. Alih-alih menggunakan lantai mobil untuk menopang unit baterai, unit baterai menjadi lantai.

Tapi untuk Greenhalgh dan kolaboratornya, pendekatan yang lebih menjanjikan adalah membuang paket baterai dan menggunakan bodi kendaraan untuk penyimpanan energi sebagai gantinya. Tidak seperti paket baterai konvensional yang disematkan di sasis, baterai struktural ini tidak terlihat. Penyimpanan listrik terjadi pada lapisan tipis bahan komposit yang membentuk rangka mobil. Dalam arti tertentu, mereka tidak berbobot karena mobil adalah baterai.

“Ini membuat materi melakukan dua hal secara bersamaan,” kata Greenhalgh. Cara berpikir baru tentang desain EV ini dapat memberikan peningkatan kinerja yang besar dan meningkatkan keselamatan karena tidak akan ada ribuan sel padat energi dan mudah terbakar yang dikemas ke dalam mobil.

Melihat lebih dekat

Baterai lithium-ion di dalam ponsel atau baterai EV memiliki empat komponen utama: katoda, anoda, elektrolit, dan pemisah. Ketika baterai habis, ion litium mengalir melalui elektrolit dari anoda negatif ke katoda positif, yang dipisahkan oleh pemisah permeabel untuk mencegah korsleting. Dalam baterai konvensional, elemen-elemen ini ditumpuk seperti kue pernikahan atau dililitkan satu sama lain seperti gulungan agar-agar untuk mengemas energi sebanyak mungkin ke dalam volume kecil. Tetapi dalam baterai struktural, mereka harus dikonfigurasi ulang sehingga sel dapat dicetak menjadi bentuk yang tidak teratur dan tahan terhadap tekanan fisik. Baterai struktural tidak terlihat seperti kubus atau silinder; itu terlihat seperti sayap pesawat, bodi mobil, atau casing ponsel.

Baterai struktural pertama yang dikembangkan oleh militer AS pada pertengahan tahun 2000-an menggunakan serat karbon untuk elektroda sel. Serat karbon adalah bahan ringan dan kuat yang sering digunakan untuk membentuk tubuh dari pesawat dan mobil performa tinggi . Ini juga bagus dalam menyimpan ion litium, yang menjadikannya pengganti yang baik untuk bahan berbasis karbon lainnya seperti grafit yang digunakan sebagai anoda pada baterai Li-ion biasa. Namun pada baterai struktural, serat karbon yang diinfuskan dengan bahan reaktif seperti besi fosfat juga digunakan untuk katoda karena perlu memberikan dukungan. Selembar tipis kaca tenunan memisahkan dua elektroda, dan lapisan ini tersuspensi dalam elektrolit seperti buah dalam jello elektrokimia. Seluruh ansambel hanya setebal sepersejuta meter dan dapat dipotong menjadi bentuk apa pun yang diinginkan.

Sebuah “parasit struktural”

Leif Asp, seorang ilmuwan material di Universitas Teknologi Chalmers di Swedia, telah berada di garis depan penelitian baterai struktural untuk dekade terakhir. Pada tahun 2010, Asp, Greenhalgh, dan tim ilmuwan Eropa berkolaborasi dalam Storage , sebuah proyek yang bertujuan untuk membangun baterai struktural dan mengintegrasikannya ke dalam prototipe hybrid Volvo.

“Pada saat itu, saya tidak berpikir itu akan berdampak banyak pada masyarakat, tapi saat kami bergerak saya bahwa ini bisa menjadi ide yang sangat berguna, “kata Asp, yang mencirikan baterai konvensional sebagai” parasit struktural. ” Dia mengatakan manfaat utama baterai struktural adalah bahwa mereka mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan EV untuk berkendara pada jarak yang sama — atau dapat meningkatkan jangkauannya. “Kami perlu fokus pada efisiensi energi,” kata Asp. Di dunia di mana sebagian besar listrik masih diproduksi dengan bahan bakar fosil, setiap elektron diperhitungkan dalam perang melawan perubahan iklim.

Selama proyek tiga tahun, tim Penyimpanan berhasil mengintegrasikan baterai lithium-ion komersial ke dalam penutup pleno, komponen pasif yang mengatur pemasukan udara ke dalam mesin. Itu bukan baterai utama mobil, tapi paket sekunder yang lebih kecil yang menyuplai listrik ke AC, stereo, dan lampu saat mesin mati sementara di lampu berhenti. Ini adalah bukti konsep pertama untuk baterai struktural yang diintegrasikan ke dalam bodi mobil yang berfungsi dan pada dasarnya adalah versi skala kecil dari apa yang coba dicapai Tesla.

Tetapi memasukkan sekumpulan sel Li-ion konvensional ke dalam badan mobil tidak seefisien membuat mobil bodi berfungsi sebagai baterai sendiri. Selama kolaborasi Storage, Asp dan Greenhalgh juga mengembangkan superkapasitor struktural yang digunakan sebagai penutup bagasi. Superkapasitor mirip dengan baterai tetapi menyimpan energi sebagai muatan elektrostatis, bukan reaksi kimia. Yang dibuat untuk bagasi Volvo terdiri dari dua lapisan serat karbon yang diresapi dengan oksida besi dan magnesium oksida, dipisahkan oleh lapisan isolasi. Seluruh tumpukan itu dibungkus dengan laminasi dan dibentuk menjadi bentuk bagasi.

Read More

RELATED ARTICLES

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Most Popular

Recent Comments