Material Baterai Daur Ulang Diuji, Siklus Pakai Sel Hampir Dua Kali Lipat

Penelitian terbaru mengenai baterai lithium-ion menunjukkan bahwa material hasil daur ulang tidak selalu memiliki kualitas lebih rendah dibandingkan bahan baru. Tim peneliti dari Worcester Polytechnic Institute (WPI), Amerika Serikat, berhasil mengembangkan metode pengolahan limbah baterai menjadi material katoda dan anoda berkinerja tinggi. Dalam pengujian, sel baterai yang menggunakan kedua komponen hasil daur ulang tersebut menunjukkan masa siklus hampir dua kali lipat dibandingkan sel berbahan komersial. Temuan yang diumumkan pada 16 Oktober 2026 ini membuka peluang besar bagi perkembangan teknologi penyimpanan energi, terutama dalam mendukung kendaraan listrik, mengurangi limbah baterai, dan menciptakan industri manufaktur yang lebih berkelanjutan.

Peneliti WPI Kembangkan Material Baterai Daur Ulang Berkinerja Tinggi

Kemajuan industri baterai modern terus memperbesar kebutuhan terhadap material berkualitas untuk berbagai aplikasi energi. Ketika permintaan baterai terus berkembang, jumlah baterai bekas juga diperkirakan terus bertambah. Untuk menghadapi persoalan ini, tim peneliti Worcester Polytechnic Institute mengembangkan metode daur ulang lanjutan yang tidak sekadar mengambil kembali logam berharga. Metode tersebut mendukung produksi bahan baterai dari limbah dengan kemampuan penyimpanan energi yang kompetitif.

Penelitian tersebut dipimpin oleh Profesor Yan Wang dari Worcester Polytechnic Institute dan dilaporkan dalam publikasi ilmiah Advanced Energy Materials. Berbeda dengan sebagian metode daur ulang yang lebih berfokus pada material katoda, tim ini memanfaatkan kembali material dari kedua elektroda utama baterai. Kombinasi tersebut memberikan karakteristik khusus pada pengembangan. Dengan tahapan pemurnian dan modifikasi, limbah baterai tidak harus berhenti sebagai sumber logam mentah. Temuan eksperimentalnya memperlihatkan daya tahan sel yang lebih baik dibandingkan sel pembanding yang memakai bahan komersial.

Teknologi Upcycling untuk Meningkatkan Kualitas Elektroda Baterai

Pada proses pengembangan material, para ilmuwan menggunakan bahan elektroda positif dari baterai bekas dengan kandungan nikel relatif rendah untuk mengembangkan bahan elektroda positif NMC622. NMC622 merupakan bahan aktif katoda yang mengandung tiga jenis logam utama dengan perbandingan komposisi yang dirancang khusus. Metode upcycling ini tidak hanya bertujuan memisahkan logam. Dengan memperbaiki komposisi dan karakteristik bahan, peneliti memperbaiki proses pergerakan ion lithium. Karakteristik tersebut berperan penting dalam proses pengisian dan pengosongan daya.

Selain mengembangkan material katoda, para peneliti mengolah ulang grafit yang berasal dari anoda. Grafit merupakan bahan penyimpan ion lithium pada sisi negatif baterai. Pada pengembangan material ini, grafit bekas diolah untuk meningkatkan karakteristiknya hingga memenuhi fungsi sebagai bahan aktif elektroda negatif. Rekayasa material anoda bertujuan memperbaiki kinetika antarmuka dan ketahanan terhadap penggunaan berulang. Apabila elektroda positif serta negatif yang telah diolah dipasangkan, peneliti memperoleh gambaran kinerja baterai lengkap melalui evaluasi siklus operasi baterai.

Keunggulan Pengolahan Ulang Katoda dan Grafit Bekas

Istilah upcycling mengacu pada proses mengubah limbah menjadi produk dengan nilai atau fungsi lebih tinggi. Dalam industri baterai, pendekatan tersebut berbeda dari pemulihan bahan mentah biasa. Sebagian proses daur ulang konvensional berfokus pada pemulihan unsur penyusun elektroda yang memerlukan pengolahan tambahan untuk membentuk komponen baterai. Sementara itu, proses pemulihan digabungkan dengan peningkatan fungsi material. Kendati memiliki nilai tambah, keberhasilan metode tersebut tetap bergantung pada kualitas limbah masuk.

Pengolahan ulang katoda bersama anoda juga memiliki manfaat dari sisi penggunaan sumber daya. Ketika proses pemulihan mengabaikan sebagian material, peluang penggunaan ulang material tertentu bisa berkurang. Berkat pengolahan material elektroda secara lebih menyeluruh, pemanfaatan bahan bekas bisa menjadi lebih luas. Perlu dipahami bahwa, komposisi limbah baterai sangat beragam. Oleh sebab itu, teknologi pemilahan tetap diperlukan agar kinerja baterai dapat dipertahankan.

Hasil Pengujian Sel Baterai Daur Ulang Mencapai 2.590 Siklus

Temuan utama dalam eksperimen tersebut adalah peningkatan umur siklus baterai. Dalam pengujian laboratorium, tim peneliti membuat sel baterai kantong dari kedua material daur ulang. Baterai percobaan ini mempertahankan sekitar 70 persen kapasitas awal setelah 2.590 siklus. Berdasarkan evaluasi terhadap sel pembanding, jumlah siklus penggunaannya menunjukkan peningkatan hampir dua kali. Hasil tersebut memperlihatkan potensi elektroda hasil pengolahan ulang.

Walaupun peningkatan daya tahan tersebut cukup besar, ketahanan laboratorium tidak langsung menunjukkan usia kalender baterai. Satu siklus operasi menggambarkan proses pemakaian kapasitas yang setara satu pengosongan penuh, bukan selalu satu kali menghubungkan pengisi daya. Ketika diterapkan pada kendaraan listrik, umur baterai berkaitan dengan pola pengisian, kondisi operasional, serta karakteristik perangkat. Oleh karena itu, angka tersebut bukan jaminan umur pakai semua baterai sebelum digunakan dalam produk massal.

Potensi Pengurangan Emisi serta Penghematan Energi Produksi Baterai

Selain mengevaluasi performa sel, peneliti turut menghitung kemungkinan manfaat produksi dari proses daur ulang bernilai tambah. Dalam evaluasi penelitian, proses ini diperkirakan mampu mengolah lebih dari 95 persen material bekas. Untuk aspek kelayakan usaha, pendekatan tersebut diperkirakan dapat meningkatkan profitabilitas hingga 22,9 persen dibandingkan rute daur ulang acuan. Estimasi tersebut memberikan gambaran peluang komersialisasi, tetapi belum menjamin keuntungan pada setiap fasilitas industri.

Dalam penilaian lingkungan, metode tersebut menunjukkan potensi pengurangan emisi sekitar 27 persen dan menunjukkan kebutuhan energi 29,4 persen lebih rendah dibandingkan skenario pengolahan acuan. Hasil analisis tersebut memperlihatkan pentingnya efisiensi pengolahan material. Bagi industri kendaraan listrik, penggunaan bahan sekunder berkualitas tinggi dapat memperluas pilihan pasokan material. Walaupun begitu, besarnya penghematan dipengaruhi sumber energi dan sistem manufaktur, sehingga pengujian industri tetap diperlukan.

Masa Depan Baterai Lithium-Ion yang Lebih Tahan Lama dan Berkelanjutan

Studi mengenai pemanfaatan kembali elektroda lithium-ion menghadirkan perkembangan menarik dalam pengelolaan limbah baterai. Melalui pengolahan ulang katoda dan grafit, tim peneliti memperoleh kinerja siklus yang melampaui material pembanding. Data eksperimen yang mencatat kemampuan bertahan hingga 2.590 siklus pada kapasitas 70 persen memberikan indikasi potensi pengembangan. Selain itu terdapat peluang peningkatan efisiensi lingkungan, sehingga teknologi tersebut relevan bagi ekonomi sirkular. Meski demikian, penerapan komersial membutuhkan validasi lebih lanjut. Bagaimana menurut Anda, apakah baterai berbahan daur ulang berpotensi menjadi pilihan utama? Bagikan pemikiran Anda mengenai manfaat daur ulang baterai.