Energi
Terobosan Baterai Lithium-CO₂ Menangkap Karbon Sambil Menyalakan Perangkat
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Peneliti University of Surrey menguji baterai litium–CO₂ eksperimental dengan katalis baru. Saat sel melepaskan energi, litium bereaksi dengan karbon dioksida; saat diisi ulang, produk reaksi perlu diuraikan kembali. Penelitian ini menunjukkan cara memperbaiki keterbalikan reaksi tersebut. Hasilnya belum membuktikan bahwa baterai komersial dapat menyerap CO₂ langsung dari udara terbuka atau mengurangi emisi bersih.
Mengapa kimia baterai baru diteliti?
Baterai litium-ion telah digunakan luas pada ponsel, kendaraan listrik, dan penyimpanan energi. Teknologinya matang, tetapi pembuatan dan pembuangannya memerlukan pengelolaan bahan baku, energi, dan limbah. Sel yang rusak atau ditangani keliru juga dapat mengalami pelarian termal. Namun, tidak benar bahwa setiap baterai litium-ion menggunakan platinum atau logam tanah jarang. Komposisi masing-masing jenis sel berbeda.
Baterai litium–CO₂ merupakan pendekatan berbeda: CO₂ berperan dalam reaksi elektrokimia. Salah satu hambatan utamanya adalah litium karbonat yang terbentuk ketika sel digunakan. Menguraikannya kembali saat pengisian membutuhkan tegangan tambahan. Selisih tegangan ekstra ini disebut overpotensial. Katalis yang efektif dapat mengurangi energi yang dibutuhkan dan memperbaiki kemampuan sel untuk dipakai berulang kali.
Studi baterai litium–CO₂ dari Surrey
Dalam makalah di Advanced Science, tim menguji sesium fosfomolibdat atau CPM sebagai katalis pada katode. Bahan ini memiliki struktur tipe Keggin, banyak lokasi aktif secara elektrokimia, permukaan kaya oksigen, serta pori yang membantu perpindahan CO₂ dan ion litium. Peneliti membuatnya dengan metode yang relatif sederhana dan memasangnya pada sel uji laboratorium.
Tim memakai pengujian elektrokimia dan pemodelan teori fungsional kerapatan untuk menilai reaksi sel. Difraksi sinar-X serbuk digunakan untuk memeriksa struktur kristal. Spektroskopi inframerah, spektroskopi fotoelektron sinar-X, dan analisis termogravimetri membantu mengidentifikasi sifat kimia, permukaan, serta kestabilan katalis. Pengukuran ini menguraikan cara kerja material, bukan biaya atau umur pakai suatu paket baterai kendaraan.
Peran katalis CPM
CPM membantu dua arah reaksi: reduksi CO₂ saat sel melepaskan energi dan reaksi kebalikannya saat diisi. Permukaan berpori menyediakan ruang bagi molekul gas dan ion untuk mencapai lokasi aktif serta bagi produk reaksi untuk terbentuk. Hal ini dapat mengurangi hambatan penguraian litium karbonat. Meski demikian, masih ada persoalan lain pada elektrolit, anode litium, keamanan, dan pembuatan skala besar.
Hasil pengujian
Pada arus 50 mA per gram, peneliti melaporkan kapasitas pelepasan 15.440 mAh per gram, efisiensi coulombic 97,3%, dan overpotensial 0,67 volt. Angka kapasitas spesifik tersebut diukur menurut dasar massa dan kondisi sel percobaan; angka itu tidak dapat langsung dibandingkan dengan energi per kilogram baterai litium-ion lengkap yang memiliki kemasan dan komponen lain.
Dengan kapasitas dibatasi hingga 500 mAh per gram pada 50 mA per gram, sel bertahan lebih dari 100 siklus; uraian penelitian menyebut 107 siklus. Artikel lama secara keliru menyatakan ribuan siklus dan bertahun-tahun penggunaan harian. Penelitian tidak menunjukkan hal itu, juga belum menguji keselamatan paket baterai komersial.
Manfaat potensial dan batasannya
CPM memberikan overpotensial rendah dibanding sejumlah katalis yang dilaporkan sebelumnya dan dapat dibuat dengan cara yang relatif mudah. Itulah alasan penelitian lanjutan menarik. Namun, klaim bahwa baterai ini sudah lebih murah, lebih tahan lama, dan lebih mudah diproduksi daripada semua baterai litium-ion tidak didukung oleh satu percobaan laboratorium. Perlu pengujian pada ukuran lebih besar, beban nyata, lebih banyak siklus, serta analisis biaya dan daur hidup.
CO₂ adalah gas yang dipakai dalam reaksi sel; pemakaian gas tidak otomatis berarti penangkapan karbon permanen. Sebagian CO₂ dapat dilepas kembali ketika baterai diisi. Neraca emisi juga bergantung pada asal gas, sumber listrik dan pembuatan material. Studi tersebut tidak menunjukkan sel yang menarik CO₂ langsung dari udara sekitar. Karena itu, klaim tentang udara yang lebih bersih atau emisi nol bersih masih bersifat spekulatif.
Katalis ini berpotensi menghindari beberapa logam mulia mahal, tetapi baterai tetap menggunakan litium dan material lain. Cesium dan molibdenum juga memiliki rantai pasokan dan dampak penambangan masing-masing. Tidak menggunakan jenis logam tanah jarang tertentu bukan bukti otomatis bahwa produk akhirnya murah atau ramah lingkungan.
Kapan dapat digunakan di dunia nyata?
Sel litium–CO₂ mungkin menarik untuk penyimpanan energi dalam lingkungan yang pasokan gasnya terkendali. Artikel lama menyebut rumah, kendaraan, perangkat portabel, bahkan Mars, serta memperkirakan peluncuran konsumen dalam lima tahun. Pengujian saat ini belum membuktikan kinerja, keamanan, atau desain sistem untuk aplikasi tersebut. Tidak ada jadwal komersialisasi yang dapat disimpulkan dari hasil laboratorium.
Peneliti Surrey berencana terus menelaah katalis, elektroda, elektrolit, dan jenis polioksometalat Keggin lain. Tujuan berikutnya adalah mempertahankan reaksi yang dapat dibalik selama jauh lebih banyak siklus dengan biaya dan keamanan yang sesuai.
Perusahaan dalam sektor baterai
Solid Power
Solid Power mengembangkan elektrolit padat berbasis sulfida dan baterai semua-padat. Ini berbeda dari sel litium–CO₂ yang diteliti Surrey. Tidak ada bukti bahwa perusahaan akan memakai katalis CPM dalam produknya. Kerja sama industri dan uji coba perusahaan relevan untuk sektor baterai secara umum, tetapi tidak membuktikan hasil penelitian Surrey akan menaikkan nilai sahamnya.
SLDP Grafik Harga
Berita terbaru saham Solid Power (SLDP)
Kesimpulan
Katalis CPM menghasilkan overpotensial rendah dan kinerja selama sedikit lebih dari 100 siklus terkontrol dalam sel litium–CO₂ eksperimental. Ini merupakan kemajuan ilmiah, tetapi baterai yang aman, murah, tahan lama, dan benar-benar bermanfaat bagi iklim masih harus dibuktikan melalui pengujian lanjutan.
Baca perkembangan teknologi energi lainnya.
Referensi penelitian
Masoudi, M. dkk., “Ultralow Overpotential in Rechargeable Li–CO₂ Batteries Enabled by Caesium Phosphomolybdate as an Effective Redox Catalyst”, Advanced Science 12(17), 2502553 (2025). doi:10.1002/advs.202502553.
