Para ilmuwan telah merekayasa bentuk baru graphene – yang dijuluki multiscale tereduksi graphene oxide (M-rGO) – yang secara dramatis meningkatkan energi dan kepadatan daya dalam superkapasitor. Terobosan ini dapat mempercepat pengembangan penyimpanan energi dengan pengisian daya yang lebih cepat dan berkapasitas lebih tinggi untuk kendaraan listrik (EV), perangkat elektronik portabel, dan banyak lagi.
Batasan Teknologi Penyimpanan Saat Ini
Baterai tradisional menyimpan energi secara kimia, sedangkan superkapasitor menyimpannya secara elektrokimia, sehingga menawarkan keuntungan dalam keduanya seberapa banyak energi yang dapat disimpan dalam ruang tertentu (kepadatan energi) dan seberapa cepat baterai dapat menyalurkannya (kepadatan daya). Namun, superkapasitor saat ini secara historis memiliki kinerja yang buruk karena ketidakefisienan dalam struktur graphene yang membatasi penyimpanan energi. Graphene, meskipun ideal untuk elektroda padat, cenderung menggumpal, sehingga membatasi pergerakan ion yang diperlukan untuk pengisian dan pengosongan.
Pendekatan Baru: Grafena Oksida Tereduksi Multiskala (M-rGO)
Para peneliti memecahkan masalah ini dengan mengembangkan M-rGO, bahan graphene yang dibuat melalui proses pemanasan dua langkah. Struktur yang dihasilkan kusut dan melengkung, menciptakan jaringan dengan berbagai tingkat yang memaksimalkan luas permukaan untuk penyimpanan energi tanpa mengorbankan mobilitas ion. Pendekatan ini mengatasi kelemahan struktur graphene 3D sebelumnya, yang sering kali berukuran besar dan tidak efisien.
Implikasinya terhadap Kendaraan Listrik dan Selebihnya
Potensi penerapan M-rGO sangat luas:
- Kendaraan Listrik: Waktu pengisian daya lebih cepat dan jangkauan lebih luas.
- Elektronik Portabel: Baterai yang lebih kecil dan lebih bertenaga untuk ponsel cerdas, laptop, dan tablet.
- Drone dan Perangkat yang Dapat Dipakai: Pengiriman daya yang ditingkatkan dalam faktor bentuk yang ringkas.
Tim peneliti memasukkan M-rGO ke dalam sel kantong – paket baterai fleksibel dan berlapis yang umum ditemukan pada perangkat modern. Hal ini menunjukkan kepraktisan dan skalabilitas material, karena grafit (bahan mentah) berlimpah dan murah.
“Bahan ini secara mendasar dapat mengubah cara kita mendekati penyimpanan energi, menjadikan superkapasitor berperforma tinggi sebagai alternatif yang layak dibandingkan baterai tradisional dalam cakupan aplikasi yang lebih luas.”
Temuan tersebut, dipublikasikan di Nature Communications pada tanggal 15 September, menunjukkan bahwa M-rGO memiliki potensi untuk membuka kemampuan penuh penyimpanan energi berbasis graphene. Perkembangan ini merupakan langkah signifikan menuju masa depan di mana perangkat mengisi daya lebih cepat, bertahan lebih lama, dan memerlukan perangkat keras yang tidak terlalu besar.
