Ilmuwan Ciptakan Baterai Elastis Super Kuat: Dipelintir, Ditusuk Tetap Berfungsi

Baterai hidrogel tahan banting. Foto: Dok. University of California, Berkeley

Para ilmuwan telah menciptakan baterai hidrogel yang memiliki tekstur fleksibel seperti gel. Baterai ini juga bisa recovery dirinya sendiri, bebas dari komponen beracun serta tahan dari lingkungan lembab. Saking canggihnya, baterai ini tetap berfungsi dengan baik meski telah dipelintir dan ditusuk.

Baterai lithium-ion (Li-ion) konvensional diketahui dapat mengalami penurunan fungsi ketika berada di lingkungan dengan kelembapan ekstrim. Kelembapan terlalu tinggi bisa menyebabkan korosi pada komponen baterai, sementara kelembapan rendah dapat mengeringkan sel-sel baterai, mengurangi kapasitas dan masa pakai.

Selain itu, baterai juga berpotensi menimbulkan risiko berbahaya akibat elektrolit yang mudah terbakar dan beracun. Untuk mengatasi tantangan ini, peneliti mengembangkan elektrolit dengan garam litium bebas fluor. Studi ini diterbitkan dalam jurnal Science Advance pada 9 April 2025.

Baterai hidrogel menggunakan elektrolit berbasis air yang tidak mudah terbakar dan tidak mudah bocor atau meledak jika dibandingkan dengan baterai Li-ion konvensional. Prototipe baterai Li-ion yang elastis ini menggunakan hidrogel sebagai elektrolit dan separator. Karena bebas fluor, baterai ini juga lebih aman bagi lingkungan dan tidak beracun bagi manusia.

Tahan siksaan

Tim menguji prototipe baterai elastis dalam berbagai situasi yang mereka sebut sebagai sesi “penyiksaan”. Perangkat tersebut ditusuk dengan pisau tajam, dipotong, dipelintir, dan terkena panas serta kelembapan ekstrem.

Hasilnya, baterai dapat mempertahankan atau menjaga kualitas tetap stabil. Baterai juga menunjukkan ambient operation (suhu sekitar baterai) yang stabil selama lebih dari 500 siklus pengisian-pengosongan dalam waktu 1 bulan.

Baterai hidrogel super kuat meski sudah ditusuk tetap berfungsi dengan baik. Foto: Dok. University of California, Berkeley

Hidrogel mempertahankan kadar air 19% pada tingkat kelembapan relatif 50%, sehingga memungkinkan pengoperasian baterai yang efektif tanpa kemasan kaku. Sebaliknya, baterai Li-ion konvensional sering kali memerlukan kemasan yang kaku dan kedap udara untuk memberikan perlindungan agar dapat berfungsi dengan baik.

Campuran hidrogel, elektrolit, dan elastomer yang dapat recovery sendiri memungkinkan baterai mendapatkan kembali sekitar 90% dari kapasitas aslinya, bahkan setelah mengalami cacat fisik.

Elektrolit berbasis air pada baterai hidrogel mengandalkan struktur polimer, yang mengurangi kepadatan material. Namun sebagai akibatnya, kapasitas penyimpanan daya jadi terbatas. Baterai Li-ion konvensional bisa mencapai 200 hingga 300 watt-jam per kilogram (Wh/kg), sedangkan baterai hidrogel berkisar antara 50 hingga 150 Wh/kg.

Baterai konvensional lebih cocok untuk perangkat yang membutuhkan energi tinggi, seperti kendaraan listrik, dan penyimpanan daya skala besar. Sementara baterai hidrogel lebih cocok untuk perangkat elektronik yang membutuhkan kapasitas energi lebih kecil, ini termasuk alat pelacak kebugaran, biosensor, dan monitor kesehatan yang tertanam dalam pakaian.