Di era modern ini penggunaan baterai semakin hari semakin meningkat. Hal ini bisa dilihat dari terus meningkatnya jumlah gadget atau gawai seperti smart phone, tablet, kamera hingga laptop yang diproduksi oleh perusahaan elektronik dari tahun ke tahun. Terkait dengan penggunaan baterai, limbah baterai termasuk dalam limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) dan proses penguraian limbahnya membutuhkan waktu sampai dengan seratus tahun lamanya.
Sadar akan besarnya ancaman pencemaran limbah baterai terhadap lingkungan hidup, Cengiz Ozkan, profesor teknik mesin, dan Mihri Ozkan, profesor teknik elektro di Riverside’s Bourns College of Engineering, University of California, melakukan penelitian dengan menggunakan limbah botol kaca sebagai bahan alternatif untuk membuat baterai. Penelitian mengenai baterai limbah kaca ini dimuat dalam jurnal Nature Scientific Reports yang berjudul Silicon Derived from Glass Bottles as Anode Materials for Lithium Ion Full Cell Batteries.
Setelah melihat miliaran botol kaca yang berada di tempat pembuangan sampah setiap tahun, para peneliti mencoba mengubah silikon dioksida yang terdapat dalam limbah botol minuman menjadi nanopartikel silikon yang memiliki kemurnian tinggi untuk baterai lithium-ion. Melalui proses kimia berbiaya rendah, para peneliti ini berhasil menciptakan anoda nanosilikon yang dapat digunakan pada baterai lithium-ion berkinerja tinggi.
Gambar: University of California – Riverside via Youtube
Anoda silikon dapat menyimpan energi hingga 10 kali lebih banyak daripada anoda grafit konvensional, namun pemuaian dan penyusutan selama pengisian dan pelepasan membuatnya tidak stabil. Untuk mengurangi masalah ini, para peneliti mengubah silikon ke skala nano dan menggabungkan bentuk silicon dioxide yang melimpah dan relatif murni. Melalui proses tersebut para peneliti berhasil menciptakan baterai setengah sel lithium-ion yang menyimpan energi hampir empat kali lebih banyak dari anoda grafit konvensional.
Untuk membuat anoda, para peneliti menggunakan proses tiga langkah yang melibatkan penghancuran dan penggilingan botol kaca hingga halus, pengurangan magnesiothermic untuk mengubah silikon dioksida menjadi silikon berstruktur nano, dan terakhir melapisi nanopartikel silikon dengan karbon untuk meningkatkan stabilitas dan sifat penyimpanan energinya.
Changling Li, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang sains dan teknik material dan penulis utama di jurnal tersebut, mengatakan satu botol kaca menyediakan cukup nanosilicon untuk ratusan atau tiga-lima kantong sel koin baterai.
“Kami memulai dengan mengolah produk limbah yang ada di tempat pembuangan sampah dan menciptakan baterai yang menghemat lebih banyak energi, lebih cepat terisi dayanya, dan lebih stabil daripada baterai sel koin komersial. Oleh karena itu, kami memiliki kandidat yang sangat menjanjikan untuk baterai lithium-ion generasi mendatang,” ujar Li.
Penelitian ini merupakan rangkaian terbaru dari serangkaian proyek yang dipimpin oleh Mihri dan Cengiz Ozkan untuk menciptakan anoda baterai lithium-ion dari bahan ramah lingkungan. Penelitian sebelumnya berfokus pada pengembangan dan pengujian anoda dari jamur portabella, pasir, dan tanah diatom.
Penulis: DS/G43
21 Apr 2024 
