Decode: Bagaimana baterai smartphone bisa bertahan lebih lama

Washington: Dalam penemuan yang dapat membantu memperpanjang masa pakai baterai ponsel cerdas, para ilmuwan telah menemukan bahwa pengisian dan pengosongan cepat tidak merusak elektroda baterai lithium-ion seperti yang diperkirakan sebelumnya.

Pandangan komprehensif tentang bagaimana partikel kecil dalam elektroda baterai lithium-ion berperilaku menunjukkan bahwa manfaat pelepasan dan pengisian daya yang lambat mungkin telah ditaksir terlalu tinggi. Hasilnya menantang pandangan populer bahwa baterai “supercharged” selalu lebih keras pada elektroda baterai daripada pengisian pada tingkat yang lebih lambat, kata para peneliti.

Mereka juga menyarankan bahwa para ilmuwan dapat memodifikasi elektroda atau mengubah cara baterai diisi untuk mempromosikan pengisian dan pemakaian yang lebih seragam dan memperpanjang masa pakai baterai. Penyebab penting keausan baterai adalah pembengkakan dan kontraksi elektroda positif dan negatif saat mereka menyerap dan melepaskan ion dari elektrolit selama pengisian dan pemakaian, kata para peneliti.

Para ilmuwan melihat elektroda positif yang terbuat dari miliaran nanopartikel lithium besi fosfat. Jika sebagian besar atau semua partikel ini secara aktif terlibat dalam pengisian dan pengosongan, mereka akan menyerap dan melepaskan ion lebih lembut dan merata. Namun, jika hanya sebagian kecil dari partikel yang mengeluarkan semua ion, kemungkinan besar mereka akan retak dan hancur, sehingga mengurangi kinerja baterai.

Para peneliti membangun baterai portabel kecil yang dioperasikan dengan koin, mengisinya dengan jumlah arus yang bervariasi untuk waktu yang bervariasi, dan dengan cepat membongkar dan membilas komponen untuk mencegah pengisian/pengosongan. Mereka kemudian memotong elektroda menjadi irisan yang sangat tipis dan menjalani pemeriksaan sinar-X yang intens.

“Kami dapat melihat ribuan nanopartikel elektroda sekaligus dan mengambil fotonya pada tahap yang berbeda dalam proses pengisian dan pengosongan,” kata mahasiswa pascasarjana Yiyang Li, penulis utama dari Universitas Stanford. “Studi ini adalah yang pertama melakukan itu secara komprehensif, di bawah berbagai kondisi pengisian dan pemakaian,” kata Li. Para peneliti menemukan bahwa hanya sebagian kecil dari nanopartikel yang menyerap dan melepaskan ion selama pengisian, bahkan ketika itu dilakukan dengan sangat cepat.

Tetapi ketika baterai habis, sesuatu yang menarik terjadi: Ketika laju pelepasan meningkat di atas ambang batas tertentu, semakin banyak partikel mulai menyerap ion secara bersamaan, beralih ke mode yang lebih seragam dan tidak terlalu mengiritasi, lebih berbahaya. Ini menunjukkan bahwa para ilmuwan dapat menyempurnakan bahan atau proses elektroda untuk tingkat pengisian dan pemakaian yang lebih cepat sambil mempertahankan masa pakai baterai yang lama.

. .

…