Baterai sodium-ion (SIBs) mungkin terdengar seperti sesuatu dari masa depan, tetapi sebenarnya, mereka sedang dipertimbangkan sebagai alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan dibandingkan baterai lithium-ion yang kita kenal. Namun, seperti dalam semua hal, ada tantangannya. SIBs umumnya memiliki kepadatan energi yang lebih rendah dan masalah stabilitas material elektroda. Nah, di sinilah penelitian terbaru kita masuk!
Bayangkan graphene quantum dots (GQDs) sebagai potongan kecil dari graphene, yang bisa menjadi kunci untuk meningkatkan performa SIBs. Dalam penelitian ini, kita meneliti dua jenis GQDs: coronene dan circumcoronene, untuk melihat bagaimana mereka menyerap ion sodium. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan teori fungsional kerapatan (DFT) yang canggih—semacam simulasi komputer yang membantu kita memahami bagaimana atom berinteraksi pada tingkat yang sangat mendetail.
Jadi, apa yang kita temukan? Ternyata, baik coronene maupun circumcoronene GQDs lebih suka “memeluk” ion sodium di bagian tepi mereka. Dalam kondisi pengosongan, coronene menunjukkan energi adsorpsi sebesar -1.09 kcal/mol, sementara circumcoronene mencapai -9.84 kcal/mol. Ketika baterai sedang diisi, angka ini melonjak menjadi -33.44 kcal/mol untuk coronene dan -37.19 kcal/mol untuk circumcoronene. Ini berarti circumcoronene GQDs lebih efektif dalam menyerap sodium, yang bisa meningkatkan kapasitas baterai.
Selain itu, setelah sodium diserap, celah energi GQDs berkurang drastis—ini adalah kabar baik karena berarti GQDs menjadi lebih konduktif. Coronene turun dari 5.84 eV ke 1.38 eV, dan circumcoronene dari 4.33 eV ke 1.63 eV. Artinya, listrik bisa mengalir lebih mudah, meningkatkan efisiensi baterai.
Kesimpulannya, meskipun coronene menawarkan tegangan teoritis yang lebih tinggi, circumcoronene tetap menjadi pilihan yang kuat karena stabilitas dan ketersediaannya. Penelitian ini membuka jalan bagi desain anoda nano yang lebih baik untuk SIBs, membawa kita lebih dekat ke solusi penyimpanan energi yang lebih efisien dan berkelanjutan.
Penelitian ini didukung oleh Universitas Airlangga dan menggunakan sumber daya komputasi dari Fakultas Teknologi Maju dan Multidisiplin, Universitas Airlangga, serta Pusat Keunggulan dalam Kimia Komputasi, Universitas Chulalongkorn, Thailand. Bagaimana menurut Anda? Apakah Anda tertarik dengan potensi SIBs untuk menggantikan baterai lithium-ion di masa depan?
Penulis: Fadjar Mulya
Informasi detail artikel: https://sciencetechindonesia.com/index.php/jsti/article/view/1700
