Samsung berhasil tingkatkan kapasitas baterai lithium-ion dengan teknologi graphene

Samsung Electronics telah mengembangkan terobosan teknologi yang bisa menggandakan kapasitas baterai lithium-ion dengan lapisan graphene yang bebas silikon karbida. Pemerhati industri berharap teknologi baru ini bisa membawa perubahan yang signifikan untuk memperpanjang daya tahan baterai pada perangkat mobile dan mobil listrik.

Pertama kali dikomersialkan pada tahun 1991, kapasitas baterai lithium-ion hanya berhasil meningkat dua kali lipat dalam waktu lebih dari 20 tahun karena keterbatasan dalam jenis bahan yang tersedia untuk digunakan sebagai anoda dan katoda. Sementara teknologi terbaru ini bisa membuat Samsung memimpin dalam peningkatan kapasitas baterai hingga dua kali lipat.

Saat ini, silikon menerima banyak perhatian yang signifikan sebagai bahan aktif untuk meningkatkan kapasitas baterai lithium, namun siklus charge-discharge yang berulang bisa melemahkan daya saing dalam kepadatan energi volumetrik dan siklus hidupnya. Namun, teknologi terbaru Samsung mengatasi batas-batas tersebut dengan membuat semacam lapisan pelindung di sekitar silikon untuk membuat baterai lebih tahan lama.

Tim peneliti Samsung mengembangkan teknologi dari pertumbuhan graphene secara langsung lewat silikon nanopartikel tanpa pembentukan silikon karbida. Lapisan graphene yang berlabuh ke permukaan silikon mengakomodasi perluasan volume silikon melalui proses pergeseran antara lapisan graphene yang berdekatan.

Ketika dipasangkan dengan lithium kobalt oksida katoda komersial, lapisan graphene yang bebas silikon karbida memungkinkan sel penuh untuk mencapai kepadatan energi volumetrik hampir dua kali lebih tinggi daripada baterai lithium-ion komersial yang ada saat ini. "Pengamatan ini menunjukkan bahwa lapisan dua dimensi dari struktur graphene dan integrasi bebas silikon karbida dengan silikon dapat berfungsi sebagai prototipe dalam memajukan silikon anoda menjadi teknologi komersial," kata Son In-hyuk dari Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT).

Pengamat industri mengatakan teknologi itu mungkin akan tersedia untuk produk yang sebenarnya dalam dua atau tiga tahun mendatang. Keberhasilan ini telah diterbitkan dalam jurnal ilmiah online, Nature Communications, dengan judul "Silicon carbide-free graphene growth on silicon for lithium-ion battery with high volumetric energy density."