- University of Surrey mengembangkan basis data baterai natrium-ion yang mencakup 28 jenis bahan.
- Ketersediaan natrium menjadikan baterai natrium-ion sebagai pengembangan teknologi yang penting.
- Tim peneliti menggunakan pembelajaran mesin untuk mempercepat pengembangan bahan baterai natrium-ion.
- Bahan yang mengandung titanium tetap mempertahankan lebih dari 90% kapasitas setelah 100 siklus.
Para peneliti di University of Surrey telah mengembangkan sebuah basis data yang mencakup 28 jenis bahan untuk membantu mengidentifikasi kandidat bahan baterai natrium-ion yang lebih baik. Basis data ini membantu dalam mencari bahan alternatif untuk menggantikan baterai lithium-ion tradisional, karena sumber lithium relatif langka dan distribusinya tidak merata. Daniel Komandur, dosen di Fakultas Kimia dan Teknik Kimia University of Surrey dan penulis korespondensi penelitian ini, menyatakan, "Kita sangat bergantung pada baterai lithium-ion, tetapi sumber lithium relatif langka dan tidak merata di seluruh dunia." Ia menunjukkan bahwa baterai natrium-ion secara bertahap menjadi teknologi alternatif yang dapat diandalkan; namun, analisis lebih lanjut masih diperlukan untuk meningkatkan kinerjanya dalam siklus pengisian ulang dan kapasitas penyimpanan energi.
Ia menambahkan, "Ketersediaan natrium menjadikan baterai natrium-ion sebagai pengembangan teknologi yang penting."
Potensi Baterai Natrium-Ion
Tim meneliti bagaimana mengubah komposisi kimia natrium mangan oksida dapat meningkatkan kinerjanya sebagai katoda. Komponen kunci baterai ini menentukan seberapa banyak energi yang dapat disimpan oleh baterai dan efisiensi operasinya. Dalam proses penelitian, mereka menciptakan sebuah basis data yang terdiri dari 28 komponen logam yang berbeda dan membandingkan kinerjanya dalam baterai natrium-ion. Serangkaian bahan ini dibuat dengan mengganti mangan dengan variasi logam yang berbeda, termasuk besi, titanium, dan vanadium. Penelitian menemukan bahwa besi dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan, vanadium dapat meningkatkan stabilitas siklus, sementara sejumlah kecil titanium dapat meningkatkan kinerja pada laju tinggi.
Beberapa bahan yang mengandung titanium tetap mempertahankan lebih dari 90% kapasitas setelah 100 siklus pengisian dan pengosongan.
Pembelajaran Mesin Mempercepat Penjelajahan Bahan
Tim sepakat bahwa menemukan bahan yang dapat memberikan kinerja terbaik adalah tantangan besar. Untuk menjelajahi bahan alternatif yang cocok, para peneliti mengembangkan metode otomatis untuk menganalisis data yang dihasilkan dari eksperimen. Mereka menggunakan dataset yang dihasilkan dari eksperimen untuk melatih model pembelajaran mesin. Komandur menyatakan, "Pekerjaan ini adalah langkah pertama dalam membangun dataset yang lebih besar, yang sangat penting untuk pencarian bahan yang dipandu oleh pembelajaran mesin, membantu kami mengenali bahan yang menjanjikan dengan lebih cepat dan mempercepat pengembangan baterai natrium-ion yang lebih baik."
Para peneliti menyatakan bahwa memperluas dataset pada akhirnya akan memungkinkan kecerdasan buatan untuk memprediksi komposisi baterai yang menjanjikan sebelum produksi dan eksperimen bahan. Namun, basis data saat ini masih terlalu kecil untuk melakukan prediksi yang dapat diandalkan. Memperluas metode ini ke bahan katoda yang lebih luas dapat menghasilkan dataset besar berkualitas tinggi yang diperlukan untuk mempercepat penemuan bahan baterai baru. Seiring waktu, ini akan membantu ilmuwan merancang katoda natrium-ion yang ditargetkan untuk kebutuhan spesifik, seperti kapasitas penyimpanan yang lebih tinggi, pengisian yang lebih cepat, atau umur pakai yang lebih lama. Penulis utama bersama penelitian ini, mahasiswa doktoral di bidang rekayasa luar angkasa, Eden Marks, menyatakan, "Yang paling menarik adalah bagaimana variasi komponen yang relatif kecil mempengaruhi keseimbangan antara kapasitas penyimpanan, kinerja pada laju tinggi, dan daya tahan bahan."
Memetakan hubungan ini memberikan kami arah yang lebih jelas untuk eksplorasi selanjutnya.
Hasil penelitian ini telah dipublikasikan dalam penelitian baru di Journal of Materials Chemistry.
Item Spesifikasi Jumlah bahan dalam basis data 28 jenis Karakteristik baterai natrium-ion Ketersediaan natrium yang relatif melimpah, potensi kapasitas penyimpanan yang tinggi Rasio kapasitas bahan yang mengandung titanium dalam eksperimen Lebih dari 90% (setelah 100 siklus)
Arah Pengembangan Masa Depan Baterai Natrium-Ion
Seiring dengan kelangkaan sumber lithium, penelitian baterai natrium-ion semakin penting. Tim peneliti di University of Surrey menjelajahi potensi baterai natrium-ion dengan membangun basis data yang mencakup 28 jenis bahan dan menggunakan teknologi pembelajaran mesin untuk mempercepat proses penemuan bahan. Ini tidak hanya dapat meningkatkan kinerja baterai natrium-ion, tetapi juga membantu memenuhi permintaan pasar akan baterai yang efisien. Dengan memperluas dataset, diharapkan di masa depan dapat dirancang bahan katoda natrium-ion yang lebih terarah, mendorong perkembangan teknologi energi berkelanjutan.