Perangkat Penyimpanan Energi: Kapasitor Dielektrik Berbahan Senyawa Perovskite

Perangkat penyimpanan energi kapasitor dielektrik dan struktur senyawa perovskite CaTiO3

Penyimpanan energi listrik menjadi krusial dalam era teknologi modern, di mana kebutuhan akan daya yang portabel, efisien, dan ramah lingkungan semakin meningkat. Saat ini, terdapat berbagai jenis perangkat penyimpanan energi yang digunakan, namun salah satu yang menarik perhatian adalah kapasitor berbasis dielektrik. Perangkat penyimpanan energi seperti baterai litium-ion masih memiliki beberapa kelemahan seperti masa pakai terbatas dan risiko kebakaran. Di sisi lain, kapasitor dielektrik menawarkan potensi untuk mengatasi beberapa masalah ini.

Kapasitor dielektrik bekerja berdasarkan prinsip penyimpanan energi dalam medan listrik. Perangkat ini terdiri dari dua elektroda terpisah oleh bahan dielektrik yang dapat menyimpan muatan listrik. Dielektrik ini sering kali terbuat dari bahan polimerik atau keramik, yang memiliki sifat isolator yang baik dan dapat menahan medan listrik yang tinggi. Sejak ditemukan, kapasitor dielektrik telah mengalami perkembangan yang signifikan dalam hal desain, bahan, dan kinerja. Perkembangan dalam bahan dielektrik telah menjadi fokus utama dalam meningkatkan kapasitor dielektrik. Bahan-bahan baru seperti polimer ferroelektrik, keramik multiferroik, dan bahan nanostruktural telah diteliti untuk meningkatkan kapasitas dan efisiensi penyimpanan energi. Teknik pengolahan bahan juga terus dikembangkan untuk meningkatkan kualitas dielektrik dan mengurangi resistansi internal kapasitor.

Prospek ke depan untuk pengembangan kapasitor dielektrik sangat menjanjikan. Potensi penggunaan mereka dalam aplikasi yang membutuhkan daya tinggi, keamanan yang lebih baik, dan masa pakai yang panjang, seperti kendaraan listrik dan penyimpanan energi grid, membuatnya menjadi alternatif menarik untuk pengganti baterai tradisional. Menurut data pasar terbaru, kapasitor dielektrik memiliki pangsa pasar sekitar 10-15% dari total pasar penyimpanan energi listrik global, dengan tren pertumbuhan yang positif. Sementara itu, baterai lithium-ion masih mendominasi pasar penyimpanan energi dengan pangsa sekitar 60-70%. Terlepas dari pangsa pasar yang lebih kecil daripada baterai litium-ion, kapasitor dielektrik memiliki keunggulan pemakaian jangka waktu panjang menjadi faktor penting dalam efisiensi pemakaian perangkat dan penghematan biaya operasional jangka panjang.

Salah satu bahan yang menarik perhatian dalam riset kapasitor dielektrik adalah senyawa perovskite. Senyawa ini memiliki struktur kristal unik yang menawarkan sifat dielektrik yang superior serta kemampuan untuk disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi tertentu. Beberapa jenis senyawa perovskite yang potensial dikembangkan sebagai bahan dielektrik kapasitor antara lain halida logam organik seperti metilamonium, oksida seperti strontium titanat, dan sulfida seperti tembaga bismut sulfida. Keunggulan potensial dari senyawa ini termasuk kestabilan kimia yang baik, konduktivitas ion yang tinggi, dan biaya produksi yang relatif rendah.

Diskusi mengenai inovasi pada penelitian senyawa perovskite untuk meningkatkan kinerja penyimpanan energi dielektrik kapasitor telah menjadi fokus utama dalam bidang ilmiah. Seiring berjalannya waktu, terjadi perkembangan signifikan dalam teknologi ini. Sebagai contoh, pada awal 2010-an, penelitian awal terutama berkonsentrasi pada karakterisasi dasar dan sintesis senyawa perovskite untuk pemakaian dalam kapasitor dielektrik. Pada pertengahan hingga akhir 2010-an, penelitian mulai mengeksplorasi berbagai metode sintesis yang lebih maju dan teknik peningkatan kinerja, seperti pengaturan struktur kristal dan modifikasi permukaan. Selanjutnya, pada awal 2020-an, fokus penelitian semakin bergeser ke arah pengembangan aplikasi praktis dari senyawa perovskite dalam kapasitor dielektrik, menunjukkan progres yang signifikan menuju penerapan komersial dan industri dari teknologi ini. Secara keseluruhan, perkembangan inovasi ini membawa dampak positif dalam meningkatkan kinerja, stabilitas, dan efisiensi penyimpanan energi kapasitor dielektrik berbasis senyawa perovskite.

Dukungan dan investasi dalam riset yang dilakukan oleh universitas, lembaga penelitian serta pemerintah membuka pintu yang lebih besar menuju masa depan yang lebih cerah dalam bidang penyimpanan energi dan ketahanan energi di Indonesia. Dengan terus meningkatnya permintaan akan teknologi penyimpanan energi yang aman, efisien, dan ramah lingkungan, kapasitor dielektrik memiliki potensi untuk menjadi solusi yang menarik dalam memenuhi kebutuhan perangkat penyimpanan energi di masa depan.***

Tio Putra Wendari, Dosen Departemen Kimia Universitas Andalas