Seiring dengan semakin populernya kendaraan listrik (EV) dan sistem penyimpanan energi, kebutuhan akan baterai lithium-ion yang kuat, terjangkau, dan tahan lama pun meningkat.

Meskipun material baterai umum seperti lithium iron phosphate (LiFePO4) dan nickel-manganese-cobalt (NMC) banyak digunakan, material tersebut sering kali kesulitan untuk menyeimbangkan kinerja tinggi dengan biaya rendah.

Oksida mangan kaya lithium (LRMO) telah muncul sebagai alternatif yang menjanjikan.

Material ini dapat menyimpan lebih banyak energi dan bebas dari kobalt yang mahal, tetapi material ini memiliki masalah tersendiri, termasuk efisiensi yang lebih rendah dan kehilangan daya yang lebih cepat seiring waktu.

Dalam terobosan baru-baru ini, para peneliti dari Universitas Teknologi Guangdong, yang dipimpin oleh Profesor Dong Luo dan Chenyu Liu, menemukan cara untuk meningkatkan LRMO untuk penggunaan komersial yang lebih luas.

Studi mereka, yang dipublikasikan di Energy Materials and Devices, mengungkap bagaimana perlakuan LRMO dengan ammonium metavanadate (NH4VO3) menciptakan struktur "vanadium-doped" unik yang meningkatkan efisiensi dan stabilitas baterai.

Perlakuan vanadium ini secara signifikan meningkatkan efisiensi awal Coulombik (ICE) baterai, yang sangat penting untuk masa pakai baterai yang lama.

Sebelumnya, material LRMO hanya mencapai sekitar 74,4% dalam ICE, tetapi versi vanadium-doped mencapai 91,6% yang mengesankan—tingkat yang cukup tinggi untuk aplikasi komersial.

Struktur vanadium-doped juga meminimalkan kehilangan daya dari waktu ke waktu, dengan tegangan turun hanya 0,47 mV per siklus selama 200 siklus.

Para peneliti mencapai peningkatan ini melalui proses hidrotermal khusus yang memasukkan vanadium ke permukaan katode baterai.

Ini menciptakan struktur berlapis spinel yang stabil, yang membantu ion litium bergerak lebih mudah dan mengurangi reaksi yang tidak diinginkan di permukaan.

Yang terpenting, atom vanadium membentuk ikatan kuat dengan oksigen, membantu mencegah hilangnya oksigen yang biasanya melemahkan LRMO seiring berjalannya waktu.

Inovasi dalam kimia baterai ini dapat memberikan dampak yang luas. Dengan membuat katode kaya litium lebih stabil dan efisien, teknologi ini dapat membuka jalan bagi baterai yang lebih terjangkau dan berkinerja tinggi dalam kendaraan listrik, sistem energi terbarukan, dan perangkat sehari-hari seperti ponsel pintar dan laptop.

Profesor Luo menjelaskan, “Menambahkan vanadium telah meningkatkan stabilitas dan kinerja katode kaya litium. Langkah ini membawa kita lebih dekat ke generasi baterai litium-ion berikutnya, yang dapat mendukung permintaan energi yang terus meningkat.”

Secara keseluruhan, penelitian menunjukkan bahwa penggunaan vanadium untuk menstabilkan baterai kaya litium dapat menjadi kunci untuk membuatnya lebih andal dan berkelanjutan—yang pada akhirnya menurunkan biaya, mengurangi ketergantungan pada kobalt, dan membantu mendorong masa depan yang lebih bersih dan lebih hemat energi. (kpo)