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 sistem penyimpanan listrik mendorong bertambahnya permintaan bahan baku strategis untuk perangkat elektronik. Seiring meningkatnya produksi baterai lithium-ion, jumlah baterai bekas juga berpotensi meningkat. Menanggapi kondisi tersebut, tim peneliti Worcester Polytechnic Institute memperkenalkan teknologi peningkatan kualitas limbah baterai yang tidak sekadar mengambil kembali logam berharga. Metode tersebut memungkinkan material hasil daur ulang digunakan kembali dengan performa yang dapat bersaing dengan bahan komersial.
Studi yang dipublikasikan dipimpin oleh Profesor Yan Wang dari Worcester Polytechnic Institute dan dipublikasikan melalui Advanced Energy Materials. Sebagai pengembangan dari sebagian metode daur ulang yang terutama mengambil kembali bahan dari katoda, tim ini meningkatkan kualitas material dari sisi positif serta negatif sel baterai. Kombinasi tersebut membedakan studi ini dari pendekatan yang hanya mengolah satu elektroda. Melalui proses pengolahan yang terkontrol, limbah baterai dapat diubah menjadi bahan bernilai lebih tinggi. Hasil awalnya memberikan indikasi umur siklus yang lebih panjang dibandingkan komponen komersial yang digunakan sebagai pembanding.
Proses Mengubah Limbah Baterai Menjadi Material NMC622 dan Grafit
Pada proses pengembangan material, para ilmuwan menggunakan bahan elektroda positif dari baterai bekas dengan komposisi nikel yang tidak terlalu tinggi untuk mengembangkan bahan elektroda positif NMC622. NMC622 merupakan material katoda berbasis nikel, mangan, dan kobalt dengan perbandingan komposisi yang dirancang khusus. Proses peningkatan kualitas tersebut tidak hanya bertujuan memisahkan logam. Berkat rekayasa karakteristik elektrokimia, peneliti memperbaiki proses pergerakan ion lithium. Kemampuan ini berkaitan dengan kemampuan sel mempertahankan performa selama penggunaan berulang.
Selain mengembangkan material katoda, para peneliti mengolah ulang grafit yang berasal dari anoda. Grafit merupakan komponen penting elektroda negatif. Pada pengembangan material ini, grafit bekas mengalami proses pembersihan serta penyesuaian hingga memiliki karakteristik yang sesuai untuk pembuatan sel. Peningkatan kualitas grafit ini bertujuan memperbaiki kinetika antarmuka dan daya tahan material dalam proses elektrokimia. Saat kedua material daur ulang digunakan bersama, peneliti menilai hubungan kedua material dalam sistem penyimpanan energi melalui evaluasi siklus operasi baterai.
Mengapa Peningkatan Nilai Material Penting bagi Industri Baterai
Istilah upcycling menjelaskan pengolahan material bekas menjadi bahan yang memiliki karakteristik lebih baik. Di bidang manufaktur sel lithium-ion, pendekatan tersebut berbeda dari pemulihan bahan mentah biasa. Sejumlah metode pemrosesan baterai bekas mengembalikan material menjadi bahan baku dasar yang perlu diproses kembali sebelum digunakan. Sementara itu, proses pemulihan digabungkan dengan peningkatan fungsi material. Kendati memiliki nilai tambah, keberhasilan metode tersebut membutuhkan proses pemurnian yang konsisten.
Penggunaan material positif dan negatif hasil daur ulang membuka peluang pengurangan bahan yang terbuang. Apabila daur ulang berfokus pada satu elektroda, nilai ekonomi dari komponen lainnya dapat tidak dimanfaatkan. Berkat pengolahan material elektroda secara lebih menyeluruh, jumlah limbah yang dapat dimanfaatkan berpotensi meningkat. Namun demikian, bahan dari berbagai baterai tidak selalu seragam. Karena itu, teknologi pemilahan tetap diperlukan agar hasil pengolahan konsisten.
Pengujian Pouch Cell Menunjukkan Ketahanan Lebih Tinggi
Bagian paling menarik dari penelitian ini adalah peningkatan umur siklus baterai. Pada evaluasi performa elektrokimia, tim peneliti menggabungkan elektroda hasil pengolahan menjadi sel baterai lengkap. Baterai percobaan ini masih menyimpan 70 persen kapasitasnya pada siklus ke-2.590. Ketika dibandingkan dengan material komersial yang digunakan dalam studi, ketahanannya mendekati dua kali masa siklus sel pembanding. Temuan ini menunjukkan material daur ulang mampu bersaing.
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 sekadar satu sesi pengisian singkat. Ketika diterapkan pada kendaraan listrik, umur baterai berkaitan dengan pola pengisian, manajemen termal, serta karakteristik perangkat. Oleh karena itu, hasil 2.590 siklus perlu dipahami sebagai hasil eksperimen sebelum menjadi dasar klaim masa pakai produk konsumen.
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 berpotensi memanfaatkan lebih dari 95 persen material limbah. Untuk aspek kelayakan usaha, pendekatan tersebut diperkirakan dapat meningkatkan profitabilitas hingga 22,9 persen dibandingkan metode referensi yang digunakan peneliti. Hasil perhitungan itu menunjukkan potensi manfaat ekonomi, tetapi belum menjamin keuntungan pada setiap fasilitas industri.
Dari perspektif keberlanjutan, metode tersebut menghasilkan estimasi penurunan emisi gas rumah kaca 27 persen dan menunjukkan kebutuhan energi 29,4 persen lebih rendah dibandingkan proses referensi dalam penelitian. Hasil analisis tersebut memberikan gambaran manfaat ekonomi sirkular. Untuk produsen baterai otomotif, pemanfaatan material dari baterai bekas dapat memperluas pilihan pasokan material. Meski menawarkan potensi besar, besarnya penghematan dipengaruhi sumber energi dan sistem manufaktur, sehingga evaluasi skala komersial menjadi penting.
Masa Depan Baterai Lithium-Ion yang Lebih Tahan Lama dan Berkelanjutan
Pengembangan material baterai oleh tim WPI memberikan gambaran menjanjikan dalam pengelolaan limbah baterai. Dengan memanfaatkan kedua material elektroda bekas, tim peneliti memperoleh kinerja siklus yang melampaui material pembanding. Data eksperimen yang memperlihatkan kapasitas tersisa 70 persen pada siklus ke-2.590 menjadi dasar penting untuk penelitian berikutnya. Manfaat lainnya terlihat pada potensi penghematan sumber daya produksi, sehingga teknologi tersebut relevan bagi ekonomi sirkular. Namun demikian, kesiapan industri belum dapat disimpulkan hanya dari eksperimen awal. Apa pendapat Anda, apakah teknologi upcycling mampu mengubah industri penyimpanan energi? Silakan bagikan pendapat Anda mengenai masa depan material penyimpanan energi.
