Nanoscience

Kebutuhan akan penggunaan baterai sebagai penyimpanan energi stasioner tidak lebih dari umur yang lama, biaya rendah, keamanan tinggi, efisiensi tinggi, dan voltase operasi yang tinggi. Penggantian lithium dengan natrium menjadi salah satu opsi untuk menurunkan biaya secara besar-besaran, dan dalam jurnal Angewandte Chemie, peneliti Jepang dan Tiongkok melaporkan  pengembangan fuel cell natrium performa tinggi berdasarkan pada natrium dengan material elektroda yang bersifat bipolar, yang mana menunjukkan karakteristik yang sangat menjanjikan untuk penerapan skala besar.

Energi terbarukan dengan ketersediaan yang tidak dapat terprediksi serta ketergantungan pada lokasi membuat pembuatan sistem baterai yang canggih dan berperforma tinggi sangat dibutuhkan, tapi pada kenyataannya, teknologi baterai saat ini masih jauh dari sempurna. Untuk membuat teknologi ini menjadi semakin murah, natrium telah diusulkan sebagai pengganti lithium. Namun, ion natrium berukuran lebih besar dan begitu juga material elektroda harus  menahan perubahan volume yang berhubungan dengan proses pengisian dan penggunaan. Sebagai tambahan, material anoda harus menghadapi potensial oksidasi natrium yang lebih bermasalah, yang mana membuat penelitian mengenai sel yang sesuai menjadi rumit.  Solusi mengagumkan yang Haoshen Zhou dan timnya di The National Institute of Advance Industrial Science and Technology (AIST) dan Universitas Tohoku di Jepang dan Universitas Nanjing di Tiongkok  paparkan melibatkan penggunaan material elektroda yang sama untuk anoda dan katoda pada sel yang benar-benar simetris.

Material yang dikembangkan adalah titanium oksida, yang para peneliti namai P2-NNCT untuk P2 fase dari Na_0.66Ni_0.17Co_0.17Ti_0.66O₂, dimana natrium, nikel, kobalt, dan titanium mempunyai jumlah yang berbeda. Seperti yang para peneliti inginkan, pusat nikel dan kobalt mempunyai cukup sifat redoks untuk menjadi katoda, sedangkan titanium oksida berperan sebagai anoda.  Hal pentingnya adalah, bagaimanapun, stuktur berlayer dari material dengan ion natrium berada diantara lembaran oksida logam masih memungkinkan ion untuk bergerak bebas dalam proses pengisian maupun penggunaan.

Disusun dalam bentuk sel penuh, “material baru ini menunjukkan voltase tertinggi yaitu 3.1 volt dalam laporan sel penuh simteris natrium dan life cycle terpanjang yang mencapai 1000 life cycle dalam seluruh laporan sel natrium” kata Zhou. Dengan efisiensi Coulombic cycling proses secara keseluruhan mencapai 99.9 %, kecuali untuk cycle inisial, menjadikanny cocok sebagai alat penyimpanan energi dalam penggunaan secara praktis. Oleh karena itu peneliti menyebutkan dengan jelas: “Sel atrium simetri teroptimasi kami berdasarkan pada P2-NNCT mengalahkan seluruh sel natrium yang lain.” Lebih lanjut, mengenai keamaan tentang penggunaan/pengososngan pada anoda, yang menghambat pengembangan baterai natrium lebih jauh, kini sudah terselesaikan. Semua ini terdengar menjanjikan dalam hal teknologi baterai lang lebih jauh.(phys)