Baterai berstruktur serat karbon diharapkan dapat meningkatkan jangkauan berkendara kendaraan listrik sebesar 70% di masa depan.
Ketika mobil, pesawat terbang, kapal laut, atau komputer dibuat menggunakan bahan yang berfungsi baik sebagai baterai dan struktur penahan beban, berat dan konsumsi energinya dapat dikurangi secara signifikan. Menurut makalah yang diterbitkan pada tanggal 10 di edisi terbaruMateri Lanjutan, tim peneliti dari Universitas Teknologi Chalmers di Swedia telah membuat kemajuan dalam "penyimpanan energi tanpa massa" dengan mengembangkan baterai struktural serat karbon multifungsi. Baterai ini mampu mengurangi bobot laptop hingga setengahnya, membuat smartphone setipis kartu kredit, atau meningkatkan jarak tempuh kendaraan listrik hingga 70% dalam sekali pengisian daya.
Peneliti Universitas Teknologi Chalmers Rika Chaudhuri menyatakan bahwa baterai struktural yang mereka kembangkan terbuat dari bahan komposit serat karbon, yang memiliki kekakuan sebanding dengan aluminium dan kepadatan energi yang cukup untuk aplikasi komersial. Baterai struktural adalah bahan yang dapat menyimpan energi dan menahan beban. Mengintegrasikan bahan baterai ke dalam konstruksi produk berarti kendaraan listrik, drone, peralatan genggam, laptop, dan ponsel pintar dapat mencapai bobot yang lebih ringan.
Pada tahun 2018, tim pertama kali menunjukkan bahwa serat karbon, yang memiliki kekakuan dan kekerasan tinggi, secara kimia dapat menyimpan energi listrik dan berfungsi sebagai elektroda dalam baterai lithium-ion. Penelitian ini mendapat perhatian luas dan diakui olehDunia Fisikasebagai salah satu dari sepuluh terobosan teratas tahun itu.
Sejak itu, tim peneliti telah mengembangkan lebih lanjut konsep mereka, meningkatkan kekakuan baterai dan kepadatan energi. Pada tahun 2021, mereka meningkatkan kepadatan energi menjadi 24 watt-jam per kilogram (Wh/kg), yaitu sekitar 20% dari kapasitas baterai lithium-ion yang sebanding. Kini, mereka telah menaikkan kepadatan energi menjadi 30 Wh/kg. Meski masih lebih rendah dibandingkan baterai pada umumnya, dampaknya sangat berbeda. Jika baterai menjadi bagian dari struktur dan dapat dibuat dari bahan yang ringan, bobot kendaraan secara keseluruhan dapat dikurangi secara signifikan. Akibatnya, energi yang dibutuhkan untuk kendaraan listrik akan berkurang secara signifikan.
Para peneliti melakukan perhitungan pada kendaraan listrik dan menemukan bahwa jika dilengkapi dengan baterai struktural baru, jarak tempuh dapat meningkat hingga 70% dibandingkan level saat ini. Kekakuan unit struktural baterai juga meningkat secara signifikan, dengan modulus elastisitas yang diukur dalam gigapascal (GPa) meningkat dari 25 menjadi 70. Artinya, material tersebut dapat menahan beban seperti aluminium tetapi bobotnya lebih ringan.
Para peneliti menyatakan, dari segi multifungsi, performa baterai baru ini dua kali lipat dibandingkan generasi sebelumnya, menjadikannya baterai terbaik di dunia hingga saat ini. Namun, sebelum sel baterai dapat beralih dari produksi laboratorium skala kecil ke manufaktur skala besar dan penerapannya pada produk teknologi atau kendaraan, sejumlah besar pekerjaan teknis masih perlu dilakukan.
