JAKARTA - Para peneliti dari China telah merancang sebuah metode baru guna memperkuat performa baterai lithium-sulfur secara signifikan. 

Penemuan ini merupakan sebuah lompatan yang di masa depan dapat membuat drone mampu mengangkasa lebih jauh hanya dengan satu kali pengisian daya.

Studi ini, yang belum lama ini dimuat dalam jurnal Nature, menghadirkan rute baru menuju penciptaan baterai yang lebih tangguh dan bertenaga untuk operasional penerbangan ketinggian rendah (low-altitude) serta sektor-sektor lainnya.

Mayoritas drone konvensional saat ini masih bertumpu pada baterai lithium-ion yang kapasitas densitas energinya sudah menyentuh titik batas. 

Densitas energi tersebut—yakni jumlah energi yang disimpan per satuan berat—rata-rata berada di bawah 300 watt-jam per kilogram, sehingga menimbulkan kendala jangkauan yang membatasi waktu terbang.

Baterai lithium-sulfur dinilai sebagai opsi yang potensial lantaran densitas energi teoretisnya yang tinggi, serta ketersediaan sulfur yang melimpah dengan biaya ekonomis. 

Akan tetapi, dalam aplikasinya, baterai ini menemui hambatan besar. Saat proses pengisian dan pengosongan daya, sulfur melewati tahapan kimiawi rumit yang memicu munculnya banyak senyawa antara (intermediate) yang gampang larut. 

Senyawa-senyawa ini cenderung melebur sehingga memperlambat reaksi dan membuang energi.

Tim yang dipandu oleh Tsinghua Shenzhen International Graduate School (Tsinghua SIGS) menawarkan solusi melalui pengenalan konsep "premediator" untuk elektrokimia sulfur.

"Anggap saja sebagai senyawa aditif khusus yang tertidur di dalam baterai sampai saatnya diperlukan. Saat reaksi sulfur dimulai, senyawa aditif itu terbangun tepat di lokasi reaksi berlangsung dan mulai bekerja," papar Zhou Guangmin, peneliti di Tsinghua SIGS.

Begitu aktif, molekul ini bakal mengikat senyawa antara yang gampang larut tersebut dan menjaganya agar tidak melarut. 

Molekul ini juga membantu membangun jalur cepat untuk reaksi-reaksi listrik, sehingga menjadikan seluruh proses berlangsung lebih mulus dan efektif, menurut Zhou.

Tim tersebut turut merombak jaringan reaksi pada level molekuler. Molekul hasil pengembangan terbaru ini sanggup memangkas resistansi internal baterai hingga 75 persen dibanding desain biasa. 

Dalam pengujian, baterai anyar ini berfungsi stabil selama 800 siklus pengisian dan pengosongan daya dengan mempertahankan kapasitas hampir 82 persen.

Hal yang lebih menakjubkan, tim tersebut sukses menciptakan prototipe sel kantong (pouch cell) praktis dengan densitas energi mencapai 549 watt-jam per kilogram. Angka ini hampir dua kali lipat dari kebanyakan baterai drone standar yang beredar sekarang.

"Bagi drone, hal ini sangat penting. Densitas energi yang lebih tinggi berarti durasi terbang yang lebih lama, kapasitas muatan yang lebih besar, dan jangkauan operasional yang lebih luas. Drone pengiriman dapat terbang lebih jauh untuk mengantarkan paket. Drone inspeksi jaringan listrik dapat menjangkau lebih banyak menara dalam sekali jalan. Drone pencarian dan penyelamatan dapat bertahan di udara lebih lama saat setiap menit sangat berharga," papar Zhou.

Tim peneliti tersebut meyakini bahwa strategi desain molekuler mereka juga bisa diimplementasikan pada bidang lain, termasuk baterai alir (flow battery), baterai lithium-logam, bahkan hingga proses daur ulang baterai secara langsung, sebagaimana dilaporkan oleh Xinhua.