A new bendable supercapacitor made from graphene, which charges quickly and safely stores a record-high level of energy for use over a long period. Credit: Dr. Zhuangnan Li (UCL)University College London, telah berhasil mengembangkan superkapasitor berbasis graphene, dalam mengatasi masalah high-powered; fast-charging supercapacitors yang biasanya tidak dapat menyimpan energi pada ruang kecil (small space). Penemuan ini telah diterbitkan di Nature Energy (17 Februari 2020), dan masih pada tahap pembuktian konsep. Supercapacitor berbasis graphene yang dapat ditekuk ini menunjukkan potensi yang sangat besar sebagai power supply portabel dalam beberapa aplikasi praktis; termasuk kendaraan listrik, telepon, dan wearable technology (teknologi yang dapat dipakai).
Superkapasitor ini sangat menjanjikan sebagai teknologi penyimpanan energi generasi mendatang. Hal tersebut dikarena superkapasitor ini memiliki karakteristik power density yang tinggi yaitu seberapa cepat ia dapat (charge) atau (discharge); serta densitas energi tinggi yang akan menentukan berapa lama dapat digunakan.
Selain itu, superkapasitor dapat ditekuk 180 derajat tanpa mempengaruhi kinerjanya dan juga dalam penggunaanya tidak memerlukan elektrolit cair; sehingga dapat meminimalkan resiko ledakan dan membuatnya sempurna untuk digunakan ke dalam bendy phone atau barang elektronik yang bisa dipakai.
Desain baru ini meggunakan elektroda graphene dengan pori-pori yang dapat diubah ukurannya sehingga dapat menyimpan muatan lebih efisien. Hal ini dapat memaksimalkan densitas energi superkapasitor. Dalam penelitian ini mencapai rekor 88,1 Wh/L (Watt-jam per liter), dimana merupakan kepadatan energi tertinggi yang pernah dilaporkan untuk superkapasitor berbasis karbon. Sementara teknologi fast-charging komersial yang serupa memiliki kerapatan energi yang relatif buruk yaitu 5-8 Wh / L; dan juga baterai asam-timbal yang biasanya digunakan dalam mobil listrik beorperasi lama namun slow-charging memiliki densitas energi 50-90 Wh / L.
Sementara superkapasitor yang dikembangkan Dr. Zhuangnan Li dan rekannya memiliki densitas energi sebanding dengan baterai timbal asam, power density-nya dua kali lipat lebih tinggi, lebih dari 10.000 Watt per liter.
Peneliti ini membuat elektroda dari beberapa lapisan graphene, menciptakan bahan padat tetapi berpori yang mampu menjebak ion bermuatan dengan berbagai ukuran. Kemudian dikarakterisasi menggunakan berbagai teknik dan ditemukan tampilan sangat baik yaitu ukuran pori sesuai dengan diameter ion dalam elektrolit.
Superkapasitor dengan ukuran 6cm x 6cm dibuat dari dua elektroda identik yang kedua sisinya dilapisi zat seperti gel yang berfungsi sebagai medium kimia untuk transfer muatan listrik. Ini digunakan untuk menyalakan puluhan dioda pemancar cahaya (LED) dan ditemukan menjadi sangat kuat, fleksibel dan stabil. Bahkan ketika ditekuk 180 derajat, kinerjanya hampir sama ketika dalam bentuk normal, dan setelah 5.000 siklus, tetap mempertahankan 97,8% dari kapasitasnya.
Kesimpulan
Berhasil menyimpan sejumlah besar energi dalam sistem yang ringkas dengan aman adalah langkah yang signifikan untuk menuju peningkatan teknologi penyimpanan energi. Penelitian ini telah menunjukkan pengisian daya (charges) yang sangat cepat; memiliki daya tahan dan fleksibilitas yang sangat baik, menjadikannya ideal untuk digunakan dalam kendaraan listrik dan barang elektronik. Bayangkan hanya perlu sepuluh menit untuk mengisi penuh mobil listrik atau beberapa menit untuk mengisi pebuh sebuah ponsel dan itu akan bertahan sepanjang hari.
Reference: