Bab 101: Baterai Udara Litium-Sulfur

Jika masalah penyaringan molekul gas tidak dapat diatasi, baterai litium-udara yang dihasilkan harus membawa tangki oksigen di punggungnya. Untuk ponsel, hal itu mustahil, namun untuk kendaraan energi baru, mungkin masih ada sedikit harapan.

Namun, tentu tidak ada orang yang ingin mobilnya berisiko berubah menjadi roket yang meluncur ke angkasa setiap kali dinyalakan.

Jiang Qiye mempelajari semua data di depannya sedikit demi sedikit.

Elektroda positif adalah ruang gas yang dilapisi dengan membran penyaring gas, sedangkan elektroda negatif adalah material anoda litium yang dibungkus elektrolit...

Lapisan konversi energi, lapisan fluoresen...

Selain larutan elektrolit yang merupakan elektrolit baterai litium-sulfur biasa, beberapa komponen lainnya memiliki nilai penelitian yang sangat besar. Struktur desain kristal tersebut sederhana dan jelas, bahkan sedemikian jelasnya sehingga meskipun diletakkan di depan orang Bumi untuk ditiru, tidak ada yang bisa menirunya.

Hal ini karena kesulitan teknis sepenuhnya terletak pada detailnya; banyak masalah yang seharusnya diselesaikan dari sudut pandang desain, semuanya telah teratasi di dalam material itu sendiri.

Jiang Qiye mencoba mencari rumus molekul material tersebut di internet, tetapi tidak menemukan informasi apa pun. Benda-benda ini adalah material yang benar-benar baru dan belum pernah ada sebelumnya.

Melihat data yang begitu luas, Jiang Qiye memutuskan untuk meneliti yang paling sederhana terlebih dahulu, yaitu sesuatu yang bisa ia tiru dengan sumber daya yang dimilikinya saat ini: membran penyaring gas pada material elektroda positif.

Rumus molekul membran ini adalah polidimetilsiloksan. Material ini tidak jarang ditemui, bahkan dapat ditemukan dalam beberapa produk perawatan kulit atau sampo.

Struktur nanopori dalam membran penyaring gas inilah yang menjadi salah satu kunci untuk mengatasi transmisi ion litium dan penyaringan gas.

Mengenai membran nanopori yang terbuat dari polidimetilsiloksan, Jiang Qiye merasa hal itu bisa dibuat melalui metode pelapisan putar dan etsa asam fluorida, atau mungkin bisa juga dibuat menggunakan sistem LIGA dan fotolitografi di laboratorium.

Meskipun saat ini mungkin belum bisa sepenuhnya mereplikasi teknologi yang ada di dalam kristal, setidaknya menirunya sebagai templat masih bisa dilakukan. Dengan sumber daya yang ada di tangan Jiang Qiye saat ini, ia yakin bisa membuat membran penyaring gas tersebut.

Setelah menyimpan semua data, Jiang Qiye baru keluar dari Kota Sains.

Melihat ponselnya, waktu sudah menunjukkan pukul dua belas tengah malam. Rasa kantuk langsung menyerang, ia memejamkan mata dan segera tertidur.

Keesokan harinya, Jiang Qiye bangun pagi-pagi sekali. Setelah selesai kuliah, ia langsung bergegas menuju laboratorium.

Ia tidak berniat melakukan eksperimen di laboratorium dasar. Pertama, karena poinnya saat ini tidak banyak, jadi tidak perlu menghabiskannya untuk eksperimen kecil seperti itu.

Kedua, laboratorium Zhao Zhengguo memiliki kondisi yang sangat memadai untuk melakukan eksperimen tersebut. Sebagai penanggung jawab kedua di laboratorium, jika ia berhasil menciptakan terobosan di sana, hal itu akan sangat membantu pengajuan dana penelitian di masa depan.

Ditambah lagi, penilaian cendekiawan muda akan segera dilaksanakan. Memiliki hasil penelitian yang berbobot akan sangat membantu penilaian tersebut.

Terlebih lagi, begitu membran penyaring gas ini tercipta, itu pasti akan membuat produsen baterai di seluruh dunia menjadi gila. Pasalnya, jika masalah penyaringan gas teratasi, itu berarti baterai litium-sulfur dapat ditingkatkan menjadi baterai litium-sulfur-udara, sehingga baik masalah keamanannya maupun efektivitas penyimpanan energinya akan meningkat drastis.

Ia tentu saja harus mengajukan paten.

Begitu mengajukan paten, itu berarti ia harus setidaknya membuat benda ini satu kali di laboratorium nyata. Jika tidak, banyak hal yang tidak bisa dijelaskan, apalagi pengajuan paten dan penulisan makalah memerlukan data eksperimen sebagai pendukung.

Sebenarnya, jika ada waktu, Jiang Qiye bahkan bisa mencari tahu proses produksinya dan mendaftarkan serangkaian paten untuk proses produksi industri yang menyertainya, guna meraup keuntungan dari baterai litium-sulfur tersebut sepenuhnya. Bahkan jika ia tidak memproduksinya sendiri, menjualnya dengan harga yang wajar kepada pihak lain pun tidak masalah.

Namun, Jiang Qiye memilih untuk tidak melakukan itu.

Pertama, mengenai proses desain dan produksi, hal itu benar-benar di luar kemampuannya.

Kedua, ia memiliki posisi yang jelas untuk dirinya sendiri: sebagai seorang peneliti ilmiah, bukan desainer khusus atau pebisnis.

Jika ia benar-benar memonopoli semua teknologi, belum lagi masalah menyinggung orang lain, waktu yang dihabiskan akan mencapai tingkat yang tak terhitung jumlahnya. Dengan waktu sebanyak itu, lebih baik menggunakan biaya paten untuk meningkatkan peralatan dan melakukan rekayasa balik teknologi lebih banyak lagi dari kristal tersebut.

Melakukan penelitian sekaligus mengelola pabrik produksi adalah hal yang tidak perlu dan tidak efisien. Bagaimanapun, melakukan penelitian dan membuat produk adalah dua hal yang berbeda, hanya saja banyak orang terbiasa mencampuradukkannya. Melakukan apa yang dikuasai dengan maksimal jauh lebih efisien daripada mencoba melakukan segalanya sekaligus.

Saat ini, ia sedang berada di laboratorium, mengoperasikan instrumen eksperimen dengan terampil.

Sebenarnya, 20 tahun yang lalu, logam litium sebagai anoda sudah ditinggalkan oleh industri karena litium terlalu reaktif; ia hampir bisa bereaksi dengan semua gas di udara, menimbulkan berbagai masalah arus pendek yang mengubah baterai menjadi bom pembakar. Bahkan, hal itu pernah "menghancurkan" sebuah perusahaan publik dengan nilai pasar puluhan miliar.

Di tingkat korporasi, ada IBM yang bahkan menyiapkan superkomputer untuk proyek baterai litium-udara, mengalokasikan perhitungan setiap jalur molekul gas yang masuk ke unit baterai guna menghindari masalah penyumbatan gas... meskipun kemudian diketahui bahwa itu adalah lubang tanpa dasar dan tanpa ampun dihentikan oleh para kapitalis.

Namun, karena prospek pasar logam litium yang kuat, hal itu tetap menarik banyak laboratorium ilmu material di seluruh dunia untuk terjun ke dalam topik ini satu demi satu.

Saat ini, yang paling maju di dunia adalah Jepang. Mereka sedang meneliti cara melakukan penyaringan gas melalui membran karbon nano, namun sejauh ini belum ada kabar baik yang terdengar.

Mengenai mengapa baterai litium memiliki daya tarik yang begitu memikat, kita harus menyebutkan konsep kepadatan energi.

Yang disebut kepadatan energi adalah energi yang terkandung dalam satuan volume. Sebagai indikator terpenting untuk mengukur kinerja baterai, peningkatan kepadatan energi selalu menjadi pengejaran industri.

Bahkan dalam Rencana Lima Tahun ke-13 Tiongkok, telah direncanakan secara jelas untuk mencapai tingkat teknologi baterai daya yang sinkron dengan standar internasional pada tahun 2020, dan mempertahankan skala kapasitas produksi yang memimpin dunia. Salah satu garis merah yang paling inti adalah meningkatkan kepadatan energi baterai daya menjadi 300-350 Wh/kg.

Dilihat dari saat ini, baterai litium-sulfur-udara yang sedang diteliti Jiang Qiye di laboratorium memiliki kemungkinan terbesar untuk meraih posisi terdepan.

Begitu masalah filtrasi gas dapat diselesaikan sepenuhnya, berbagai konsep yang sedang ramai diperbincangkan di dunia akademis harus mengalah pada baterai litium-sulfur-udara.

Siapa pun yang belajar kimia tahu bahwa pertama-tama, anoda logam litium memiliki potensial elektrokimia terendah yaitu -3,04V, belum lagi kapasitas spesifik yang mencapai 3861 mAh/g.

Menggunakan material litium sebagai anoda, efek penyimpanan energi secara teoritis bahkan bisa mencapai sepuluh kali lipat dari baterai grafit, mengungguli kepadatan energi material anoda grafit dalam segala aspek!