NASA menguji baterai padat di suhu ekstrem rendah, menyediakan solusi daya untuk eksplorasi Bulan

National Aeronautics and Space Administration (NASA) telah menguji baterai padat yang mampu beroperasi normal di lingkungan dengan suhu rendah hingga -274 derajat Fahrenheit (sekitar -170 derajat Celsius) tanpa rusak, langkah penting dalam pengembangan sistem daya untuk misi eksplorasi kutub selatan Bulan di masa depan. Prototipe baterai juga dapat berjalan di suhu rendah hingga -112 derajat Fahrenheit (sekitar -80 derajat Celsius), meskipun dengan penurunan performa. NASA menyatakan, baterai-baterai ini dalam pengujian hampa panas terbaru beroperasi dengan baik dalam rentang suhu antara -76 derajat Fahrenheit (sekitar -60 derajat Celsius) hingga 176 derajat Fahrenheit (sekitar 80 derajat Celsius).

Pentingnya Proyek SPEARS

Hasil ini berasal dari proyek NASA "Solid-state Batteries for Extreme Environments and Resilient Systems" (SPEARS), yang bertujuan mengembangkan baterai yang dapat bertahan di perubahan suhu ekstrem Bulan tanpa memerlukan pemanasan berkelanjutan. Teknologi ini pada akhirnya berpotensi menggerakkan rover Bulan, instrumen ilmiah, dan peralatan darurat astronot di bawah program Artemis NASA. Namun, baterai-baterai ini masih merupakan prototipe laboratorium skala kecil dan belum diuji di luar angkasa.

Suhu di dekat kutub selatan Bulan dapat turun hingga -328 derajat Fahrenheit (sekitar -200 derajat Celsius), yang menantang besar bagi baterai lithium-ion konvensional yang bergantung pada elektrolit cair untuk mentransfer partikel bermuatan antar elektroda. Dalam dingin ekstrem, cairan ini dapat membeku, sedangkan panas berlebih dapat menurunkan performa baterai. Paparan hampa ruang juga menimbulkan masalah bagi sistem konvensional berbasis cairan. Baterai SPEARS NASA menggunakan elektrolit berbasis keramik padat atau polimer, dirancang untuk meningkatkan ketahanan terhadap suhu ekstrem sambil mengurangi bahaya kebakaran yang terkait dengan elektrolit cair mudah terbakar.

Peneliti melakukan pengujian hampa panas di Langley Research Center NASA di Virginia untuk mengevaluasi performa prototipe baterai dalam kondisi yang relevan dengan operasi Bulan.

Kepala Pengujian dan Penelitian SPEARS di Langley Research Center NASA, Yi Lin, menyatakan: "Kami पहली次 membuktikan baterai-baterai ini dapat beroperasi normal pada suhu rendah -80 derajat Celsius." Pengujian juga menunjukkan baterai-baterai ini mampu menahan rentang suhu dari 212 derajat Fahrenheit (sekitar 100 derajat Celsius) hingga -274 derajat Fahrenheit tanpa kerusakan. Namun, baterai-baterai ini tidak dapat menghasilkan daya pada suhu pengujian terendah, dan harus dipanaskan terlebih dahulu ke suhu operasi sebelum digunakan.

Potensi Aplikasi Baterai Padat

Kemampuan untuk bertahan di suhu sangat rendah tanpa pemanasan berkelanjutan ini berpotensi mengurangi kebutuhan peralatan manajemen termal berat pada pesawat luar angkasa dan rover Bulan. Pemanas kecil dapat memanaskan baterai ke suhu operasi saat daya dibutuhkan, tanpa harus menjaganya tetap hangat sepanjang malam Bulan. Peneliti NASA juga mengeksplorasi bahan elektroda berbeda untuk menyesuaikan kapasitas energi, daya keluaran, dan daya tahan baterai untuk aplikasi spesifik. Proyek SPEARS dimulai pada 2026, didanai oleh NASA Research and Technology Mission Directorate.

Glenn Research Center NASA di Ohio memimpin proyek ini, sedangkan peneliti Langley melakukan pengembangan bahan dan pengujian. Ames Research Center di California mengembangkan papan pengujian dan elektronik untuk membantu mempersiapkan teknologi ini untuk pengujian penerbangan luar angkasa di masa depan. Badan ini percaya potensi aplikasi teknologi ini tidak terbatas pada eksplorasi Bulan, meliputi pula pesawat, drone, kendaraan, dan perangkat elektronik portabel. Namun, baterai-baterai ini masih memerlukan pengembangan dan pengujian lebih lanjut sebelum siap untuk penggunaan operasional.

Dampak Teknologi Baterai Padat terhadap Eksplorasi Bulan

Teknologi baterai padat NASA memiliki arti penting bagi eksplorasi Bulan, terutama kemampuan operasionalnya di lingkungan ekstrem. Baterai lithium-ion konvensional kinerjanya terbatas di suhu rendah, sedangkan desain baterai padat mampu mengatasi tantangan ini, mengurangi ketergantungan pada sistem manajemen termal berat, sehingga meningkatkan efisiensi misi eksplorasi. Teknologi ini tidak hanya berlaku untuk Bulan, tetapi juga berpotensi diperluas ke bidang lain seperti penerbangan dan perangkat portabel, menunjukkan potensi aplikasi yang luas.