Peneliti dari universitas Rice mempelopori pengembangan induksi laser berbasis graphene dan merancang mikro super kapasitor padat fleksibel yang menyaingi penyimpan energi terbaik yang pernah ada. Peralatan yang dikembangkan di laboratorium kimia Rice James Tour ini diarahkan pada aplikasi elektronik dan pakaian.
Superkapasitor bukanlah baterai, namun penemuan ini membawa selangkah lebih dekat pada teknologi yang lebih tinggi. Kapasitor tradisional menyimpan dan melepaskan energi dengan cepat (sebagaimana lampu kamera), berbeda dengan baterai lithium pada umumnya yang perlu waktu lama untuk charging dan melepaskan energi yang dibutuhkan.
Mikro superkapasitor Rice mampu mengisi 50 kali lebih cepat dibandingkan dengan baterai, melepaskan lebih lambat dibandingkan dengan kapasitor tradisional dan bersaing dengan baterai komersial baik dalam jumlah energi yang disimpan atau daya yang dihantarkan.
Alat ini dibuat dengan membakar pola elektroda dengan laser komersial diatas lembaran plastik dalam suhu ruangan. Teknik ini mengantisipasi rumitnya kondisi fabrikasi yang selama ini membatasi luasnya aplikasi mikro superkapasitor. Para peneliti ini melihat cara yang lebih hemat biaya, yaitu manufacturing secara roll to roll.
“Sakit leher untuk merakit mikro superkapasitor saat ini”, tutur Tour. “Butuh banyak tahapan lithographic. Namun kini kita bisa buat dalam hitungan menit. Kita bisa membakar pola, dan menambahkan elektrolit dan melapisinya”
Kapasitas mikro superkapasitor ini sebesar 934 mikrofarad per cm persegi dan densitas energinya sebesar 3,2 milliwatt per cm kubik menyaingi baterai lithium film tipis yang ada dipasaran, dengan densitas tenaga dua kali lebih besar dibandingkan dengan baterai, klaim para peneliti ini. Mikro superkapasitor mereka memiliki usia yang lama dan stabil secara mekanis ketika ditekuk hingga 10000 kali.
Densitas energi mikrosuperkapasitor ini disebabkan oleh sifat alamiah dari graphene yang diinduksi dengan laser (LIG). Tour dan kelompoknya tahun lalu menemukan bahwa pemanasan plastik tipis polyimide dengan laser membakar apapun kecuali carbon lapisan atas yang menyisakan graphene. Menariknya, jangankan lapisan atom-atom datar berbentuk cincin heksagonal yang ada, laser malah membentuk susunan kenyal dari serpihan graphene yang menempel pada polyimide, dengan luas permukaan yang besar.
Peneliti-peneliti ini selanjutnya mentreatmen pola LIG mereka dengan manganese dioxide, ferric oxyhydroxide atau polyaniline melalui electrodeposisi dan membuat hasil komposit menjadi elektroda positif dan negatif. Komposit ini selanjutnya bisa dibentuk menjadi superkapasitor mikro tanpa perlu aliran kolektor, binder atau separator.
Tour yakin sudah waktunya superkapasitor menggantikan baterai sebagai penyimpan sistem penyimpan energi yang mampu mengisi listrik dalam hitungan menit dibandingkan dalam hitungan jam. “kita memang belum, tapi kita lebih dekat” katanya. “Dalam sementara waktu, mikro superkapasitor dapat digunakan sebagai tambahan pendukung baterai dengan daya besar. Apa yang kita punya sekarang (red: mikro superkapasitor) sebagus beberapa superkapasitor komersial. Dan mereka (red: mikrosuperkapasitor) hanya dari bahan plastik”
Literatur:
- Lei Li et al. High-Performance Pseudocapacitive Microsupercapacitors from Laser-Induced Graphene, Advanced Materials (2015). DOI: 10.1002/adma.201503333
- http://phys.org/news/2015-12-scientists-microsupercapacitors.html#jCp
Anda merasa artikel ini bermanfaat? Mari bantu Warstek untuk bisa bermanfaat lebih besar dengan cara memberikan donasi.
Menamatkan program ST dan MT di Jurusan Teknik Kimia ITS. Sedang menempuh PhD di University of Tsukuba. Meneliti pemanfaatan bio-nanomaterial untuk pengolahan limbah cair.