Respon Mahasiswa Di Tengah Maraknya Produksi Kendaraan Listrik: Asam Jawa Jadi Baterai

Sejumlah negara di dunia mulai berkonsentrasi untuk memulai kebiasaan baru kepada masyarakat, yakni menggunakan kendaraan listrik. Seiring dengan itu, produsen kendaraan semakin berlomba-lomba mengeluarkan mobil listrik mereka.

Namun, di tengah maraknya rencana penggunaan kendaraan listrik secara massal, mulai muncul pertanyaan bagaimana cara untuk mengelola limbah baterai di masa depan. Mengingat, baterai merupakan moda penggerak kendaraan listrik.

Untuk merespon pertanyaan soal baterai dengan energi berkelanjutan itu, mahasiswa Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Brawijaya (FT-UB) yang tergabung dalam tim TC-ONE, membuat inovasi Sulfur Carbon Nanosheet Kulit Asam Jawa sebagai Anoda Baterai Natrium-Ion Masa Depan.

Ya, tim ini tidak mendesain baterai lithium-ion. Mereka justru meramu desain rangkaian baterai natrium-ion. Seperti kita ketahui, diperkirakan sejak setahun belakangan ini baterai natrium-ion juga mulai diproduksi oleh sejumlah produsen baterai otomotif. Baterai tipe ini, tidak mengantung lithium, nikel maupun cobalt.

Tim Mengganti Lithium-ion Dengan Natrium-ion

Tim mahasiswa yang melakukan riset ini adalah Kinanti Amartia Permadi (2020), Nabila Sahya Tartila (2020), Salsabila Rahmah (2020), Muhammad Haidar Baqir (2020), dan Wahyu Diski Pratama (2019). Mereka mendesain baterai masa depan berkapasitas tinggi, dari kulit asam jawa yang diubah menjadi carbon nanosheet yang di-dopping sulfur sebagai anoda baterai natrium ion pengganti anoda grafit.

Kinanti Amartia Permadi mengungkapkan, beberapa tahun terakhir ini kendaraan listrik mendapat perhatian lebih. Karena berpotensi mengurangi emisi CO2 yang dihasilkan dari bahan bakar minyak bumi.

Melihat situasi ini, maka keberadaan industri baterai menjadi penting. Apalagi baterai sebetulnya bukan hanya menjadi komponen utama dalam pembuatan kendaraan listrik saja. Melainkan juga digunakan pada barang-barang elektronik di sekitar kita.

“Baterai yang umum digunakan adalah baterai lithium-ion. Namun, logam lithium tergolong sebagai logam yang langka,” ungkap Kinanti, dalam laman universitas.

Pada 2022, kebutuhan logam lithium mencapai 689.000 ton/tahun. Namun jumlahnya hanya 0,006% di dalam kerak bumi dan penyebarannya tidak merata. Hal ini, tentunya akan menyebabkan kurangnya pasokan lithium, sehingga berdampak pada keterbatasan pemenuhan tempat penyimpanan energi.

Nabila Sahya Tartila menyebut, kondisi itu, selanjutnya membuat inovasi baterai natrium-ion menjadi sangat berpotensi untuk dikembangkan sebagai pengganti lithium-ion.

Logam natrium memiliki jumlah yang cukup banyak di air laut, kerak bumi, dan komponen dari tumbuh-tumbuhan. Sehingga penggunaannya juga akan lebih ekonomis dibandingkan dengan logam lithium.

Dilakukan Optimasi Kinerja Kandungan Kulit Asam Jawa

Sementara itu, Salsabila Rahmah menyatakan, bahan yang sering digunakan sebagai anoda pada baterai Natrium-Ion adalah karbon atau grafit. Namun, ion natrium memiliki ukuran lebih besar dibandingkan dengan ion lithium. Penambahan natrium pada anoda grafit dapat menyebabkan ekspansi volume dan kehancuran karena luas permukaan grafit yang kurang.

"Untuk itu, inovasi Sulfur Carbon Nanosheet Kulit Asam Jawa dilakukan sebagai upaya meningkatkan performa baterai Natrium-Ion. Karbon aktif dari kulit buah asam jawa dapat menghasilkan specific capacity tertinggi mencapai 412 F/g,” ungkap Salsabila.

Dengan membuat anoda baterai natrium ion yang berasal dari kulit asam jawa menjadi bentuk carbon nanosheet, akan menghasilkan penyimpanan ionik tertinggi yang bersifat mikropori dengan produksi berskala nano.

Terkait cara untuk meningkatkan performa kandungan kulit asam jawa dalam rangkaian baterai itu, Muhammad Haidar Baqir menjelaskan carbon nanosheet selanjutnya di-dopping dengan sulfur.

Menurut Haidar, langkah dopping ini memiliki banyak keunggulan. Di antaranya akan terjadi penambahan reaksi Faraday untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan Na+; memperbesar luas permukaan spesifik untuk reaksi; meningkatkan elektronegativitas dan konduktivitas listrik yang lebih baik.

Pendoppingan juga memperluas jarak antar lapisan untuk tempat penyerapan dan transfer Na+ dalam proses charge/discharge.

Karya tim TC-ONE ini, berhasil meraih dana riset pengembangan temuan, dari Kementrian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi dalam ajang Pekan Kreativitas Mahasiswa (PKM) bidang Riset Eksakta.