Berbagai perusahaan mobil sedang bersiap untuk beralih dari pembakaran internal (IC) kendaraan bermesin menjadi kendaraan listrik (EV). Namun, karena biaya yang lebih tinggi, EV tidak mudah diakses oleh konsumen; karenanya, beberapa pemerintah mensubsidi EV untuk mempromosikan penjualan. Agar biaya EV dapat bersaing dengan kendaraan bermesin IC, baterainya, yang menyumbang sekitar 30% dari biayanya, harus lebih ekonomis daripada kendaraan berbasis IC.
Institut Sains Korea dan Teknologi (KIST) telah mengumumkan di Pusat Penelitian Penyimpanan Energi telah mengembangkan bahan anoda baru, berkinerja tinggi, dan ekonomis untuk digunakan dalam baterai sekunder natrium-ion, yang lebih hemat biaya dibandingkan baterai lithium-ion. Bahan baru ini dapat menyimpan listrik 1.5 kali lebih banyak dibandingkan anoda grafit yang digunakan pada baterai lithium-ion komersial dan kinerjanya tidak menurun bahkan setelah 200 siklus pada tingkat pengisian/pengosongan yang sangat cepat yaitu 10 A/g.
Sodium lebih dari 500 kali lebih berlimpah di kerak bumi daripada lithium; oleh karena itu, baterai natrium-ion telah menarik banyak perhatian sebagai baterai sekunder generasi berikutnya karena 40% lebih murah daripada baterai lithium-ion. Namun, dibandingkan dengan ion lithium, ion natrium lebih besar dan, dengan demikian, tidak dapat disimpan secara stabil dalam grafit dan silikon, yang banyak digunakan sebagai anoda dalam baterai tersebut. Oleh karena itu, pengembangan bahan anoda berkapasitas tinggi yang baru diperlukan.
Tim peneliti KIST menggunakan molibdenum disulfida (MoS2), logam sulfida yang menarik minat sebagai calon bahan anoda berkapasitas besar. MoS2 dapat menyimpan listrik dalam jumlah besar, tetapi tidak dapat digunakan karena hambatan listriknya yang tinggi dan ketidakstabilan struktural yang terjadi selama pengoperasian baterai. Namun, tim mengatasi masalah ini dengan membuat lapisan nano-coating keramik menggunakan minyak silikon, yang merupakan bahan ramah lingkungan berbiaya rendah. Melalui proses sederhana pencampuran MoS2 prekursor dengan minyak silikon dan campuran perlakuan panas, mereka dapat menghasilkan heterostruktur yang stabil dengan resistansi rendah dan stabilitas yang ditingkatkan.
Selanjutnya, evaluasi sifat elektrokimia menunjukkan bahwa bahan ini dapat menyimpan listrik secara stabil setidaknya dua kali lebih banyak (~ 600 mAh/g) daripada MoS.2 bahan tanpa pelapis dan dapat mempertahankan kapasitas ini bahkan setelah 200 siklus pengisian/pengosongan cepat. Performa luar biasa ini dicapai dengan pembentukan lapisan nano-coating keramik dengan kapasitas penyimpanan listrik tinggi, yang memberikan konduktivitas dan kekakuan tinggi pada MoS2 permukaan, menghasilkan resistansi listrik yang rendah dari material dan stabilitas struktural yang tinggi.
Tim peneliti menyatakan bahwa mereka “berhasil memecahkan masalah resistensi tinggi dan ketidakstabilan struktural dari MoS2 melalui teknologi stabilisasi permukaan nano-coating. Hasilnya, kami dapat mengembangkan baterai natrium-ion yang dapat menyimpan listrik dalam jumlah besar secara stabil. Metode kami menggunakan bahan yang hemat biaya dan ramah lingkungan dan, jika disesuaikan untuk pembuatan bahan anoda skala besar, dapat menurunkan biaya produksi dan, karenanya, meningkatkan komersialisasi baterai natrium-ion untuk perangkat penyimpanan daya berkapasitas besar.”