Peneliti dari Flinders University Mengembangkan Baterai Dengan Umur Panjang yang Sangat Menarik

Penemuan terbaru mengenai teknologi baterai zinc-iodine menunjukkan potensi penting sebagai opsi penyimpanan energi. Setelah sekelompok ilmuwan di Flinders University, Australia, menciptakan prototipe yang mampu bertahan lebih dari 60. 000 siklus pengisian dan pengosongan. Studi ini diterbitkan di jurnal Angewandte Chemie International Edition pada bulan Agustus 2026. Baterai ini termasuk dalam jenis aqueous zinc-iodine battery, atau yang dikenal dengan AZIB, yaitu baterai isi ulang yang menggunakan zinc dan iodine dalam sistem berbasis air. Selain memiliki umur siklus yang sangat lama. Daya tarik lainnya terletak pada kemampuan pengisian yang cepat, di mana dalam pengujian tertentu. Baterai ini dapat terisi penuh dalam waktu sekitar tiga menit dan tetap berfungsi dengan baik setelah ribuan siklus.

Associate Professor Zhongfan Jia menyatakan bahwa teknologi berbasis air zinc-iodine mulai menunjukkan potensinya sebagai pengganti lithium-ion. Terutama dalam konteks penyimpanan energi dalam skala besar. Timnya juga telah menjalin kerjasama dengan pihak industri untuk menciptakan platform prototipe yang dapat memajukan teknologi ini. Namun, hasil yang diperoleh saat ini masih dalam tahap penelitian laboratorium, sehingga angka 60. 000 siklus belum menunjukkan bahwa baterai ini siap digunakan dalam smartphone, kendaraan listrik, atau sistem penyimpanan energi komersial dalam waktu dekat. Tantangan berikutnya adalah memastikan bahwa performa tersebut dapat terjaga saat ukuran sel diperbesar dan diproduksi secara konsisten.

Pengisian Dalam Tiga Menit dan Daya Tahan Lebih dari 60. 000 Siklus

Data performa yang dihadirkan dalam penelitian ini sangat menarik. Flinders University mengindikasikan bahwa ketika baterai disiapkan untuk pengisian dalam waktu sekitar tiga menit, sel dapat mempertahankan kapasitas sekitar 150 mAh per gram dan berfungsi dalam lebih dari 60. 000 siklus. Dalam konfigurasi lain dengan waktu pengisian sekitar tujuh menit, baterai mampu beroperasi pada tegangan sekitar 1,3 hingga 1,4 volt dengan kapasitas sekitar 200 mAh per gram selama 8. 000 siklus. Hasil ini menunjukkan adanya keseimbangan antara kecepatan pengisian, kapasitas, dan umur siklus. Pengisian cepat memungkinkan siklus yang sangat tinggi, sementara konfigurasi yang sedikit lebih lambat memberikan kapasitas yang lebih baik. Penelitian tersebut juga menunjukkan bahwa sistem polycyclodextrin yang dikembangkan dapat mendukung penyimpanan dua elektron sekitar 205 mAh/g maupun mekanisme empat elektron hingga sekitar 365 mAh/g pada pengujian tertentu.

Penurunan kapasitas yang terjadi dilaporkan sangat minim, berkisar antara 0,0001 hingga 0,0003 persen per siklus tergantung pada konfigurasinya. Data ini menjadi salah satu alasan mengapa penelitian ini sangat diperhatikan, karena umur pakai merupakan isu krusial bagi sistem penyimpanan energi yang mengalami siklus pengisian dan pengosongan yang sering. Namun, penting untuk dicatat bahwa pengujian dengan arus tinggi di laboratorium berbeda dengan penggunaan baterai dalam perangkat komersial, sehingga angka 60. 000 siklus sebaiknya dipahami sebagai kemampuan material dan desain sel dalam kondisi pengujian tertentu, bukan sebagai jaminan untuk masa pakai produk yang siap dijual kepada konsumen.

Penggunaan Kerangka Polimer Menjadi Solusi Agar Iodine Tidak Mudah Hilang

Salah satu tantangan utama yang dihadapi oleh baterai zinc-iodine adalah fenomena yang disebut polyiodide shuttle effect. Selama siklus pengisian dan pengosongan, spesies iodine dapat berpindah ke area yang tidak diinginkan di dalam baterai, yang bisa memicu reaksi sampingan, menyebabkan self-discharge, serta mengurangi kapasitas seiring berjalannya waktu. Metode yang diterapkan sebelumnya berupaya menangkap polyiodide melalui penggunaan material berpori atau dengan menambahkan zat kimia tertentu, namun hasilnya tetap memiliki beragam keterbatasan. Tim dari Flinders University mengeksplorasi pendekatan baru yang melibatkan polymer berbasis cyclodextrin.

Struktur cyclodextrin memiliki rongga molekuler yang berfungsi layaknya “kandang. ” Hal ini memungkinkan polyhalide terperangkap di dalam rongga, sehingga pergerakannya lebih teratur, sementara reaksi kimia yang diperlukan untuk penyimpanan dan pelepasan energi tetap dapat berlangsung. Dalam penelitian tersebut, jaringan cross-linked polycyclodextrin dirancang dengan ikatan yang cukup kuat; tidak terlalu lemah agar iodine tidak mudah keluar dari tempat seharusnya, tetapi juga tidak sekuat itu sehingga menghalangi reaksi elektrokimia. Pendekatan berbasis host-guest chemistry ini menjadi kunci dalam meningkatkan masa pakai baterai.

Cyclodextrin merupakan Material yang terjangkau dan dapat terurai

Alasan di balik pemilihan cyclodextrin tidak hanya terletak pada performanya. Material ini merupakan sekumpulan oligosakarida berbentuk cincin yang sudah umum dimanfaatkan dalam berbagai sektor industri seperti makanan, farmasi, dan kosmetik. Peneliti menggunakan polymer yang berasal dari beta-cyclodextrin, yang menyimpan rongga hidrofobik berukuran ideal untuk menampung spesies polyhalide. Karena berasal dari oligosakarida, bahan ini dianggap lebih ekonomis dan ramah lingkungan jika dibandingkan dengan material kompleks lain yang digunakan untuk meningkatkan performa baterai. Penelitian telah menunjukkan bahwa penambahan ion bromida dapat meningkatkan interaksi dengan spesies iodine bermuatan positif, serta mengurangi proses hidrolisis yang bisa mengganggu reaksi.

Kombinasi ini menghasilkan sistem yang dapat menjaga kestabilan reaksi iodine selama ribuan hingga puluhan ribu siklus. Associate Professor Zhongfan Jia mengungkapkan bahwa pendekatan ini menawarkan solusi baru untuk mereduksi masalah polyiodide shuttling menggunakan polymer yang terbuat dari bahan yang terjangkau dan mudah terurai. Jika teknologi ini bisa diterapkan pada skala yang lebih luas, biaya material akan menjadi hal yang penting, sebab baterai untuk penyimpanan energi jaringan listrik memerlukan volume yang sangat besar. Material yang berkualitas tinggi tetapi mahal atau sulit diproduksi akan menghadapi tantangan serius ketika dimasukkan ke dalam proses produksi massal.

Fokus Berbasis Air Menjadikannya Pilihan Menarik Dalam Hal Keamanan Dari Baterai Zinc-Iodine

Salah satu perbedaan signifikan antara baterai lithium-ion lainnya adalah penggunaan elektrolit berbasis air. Berbeda dengan baterai lithium-ion tradisional yang biasanya mengandalkan elektrolit organik, yang berpotensi terbakar dalam situasi tertentu seperti kerusakan, overheating, korsleting, atau runaway termal. Sistem berbasis air mengedepankan air sebagai komponen utama dalam elektrolit, sehingga mengurangi risiko kebakaran yang terkait dengan elektrolit. Inilah yang menjadikan teknologi berbasis zinc menjadi fokus banyak penelitian untuk aplikasi penyimpanan energi statis. Dalam konteks penyimpanan energi untuk rumah, gedung, industri, atau jaringan listrik, penggunaan banyak baterai sangat mungkin dilakukan, dan aspek keamanan menjadi sama pentingnya dengan kapasitas baterai.

Zinc juga cukup mudah diperoleh dan memiliki rantai pasokan yang berbeda dibandingkan dengan lithium. Namun, baterai berbasis air juga memiliki tantangan tersendiri, seperti rentang tegangan yang lebih terbatas akibat stabilitas elektrokimia air, korosi pada elektroda zinc, pembentukan struktur zinc yang tidak merata, serta reaksi sampingan pada material aktif. Penelitian dari Flinders berfokus untuk mengatasi salah satu kendala utama di sisi iodine dengan memastikan bahwa spesies polyhalide tetap berada di area yang diperlukan. Oleh karena itu, meskipun ada keuntungan dalam hal keselamatan, teknologi ini masih memerlukan solusi untuk tantangan teknis agar dapat bersaing di pasar secara komersial.

Zinc dan Iodine Dapat Mengurangi Ketergantungan pada Bahan Baku Tertentu untuk Baterai

Peningkatan permintaan global terhadap bahan mentah untuk pembuatan baterai mendorong penelitian alternatif bagi lithium-ion. Permintaan lithium dan material lainnya terus melonjak, terutama dari kendaraan listrik, smartphone, laptop, serta sistem penyimpanan tenaga dari panel surya. Zinc menarik perhatian karena ketersediaannya yang tinggi dan harganya yang terjangkau. Menurut Flinders University, Australia memiliki cadangan zinc terbesar di dunia, menyuplai sekitar 20 hingga 28 persen dari total cadangan global. Peneliti Shangxu Jiang melihat potensi sumber daya ini untuk membantu menciptakan sistem penyimpanan energi yang lebih aman sekaligus mendorong pertumbuhan industri baterai di Australia. Sedangkan iodine memiliki kapasitas penyimpanan yang cukup tinggi untuk bahan baterai. Dengan nilai teoritis mencapai sekitar 211 mAh/g untuk beberapa mekanisme.

Kendala utama yang dihadapi adalah menjaga reaksi iodine tetap reversibel dan mencegah pergerakan material aktif yang dapat menyebabkan penurunan kapasitas. Upaya tim Flinders dengan menciptakan polymer cage bertujuan untuk menyelesaikan masalah tersebut. Jika pendekatan ini berhasil diterapkan secara massal menggunakan bahan yang terjangkau, kombinasi zinc, iodine, dan polymer biodegradable dapat memberikan solusi penyimpanan energi yang tidak bergantung pada mineral baterai mahal atau yang memiliki rantai pasokan terbatas.

Lebih Sesuai untuk Penyimpanan Energi Skala Besar daripada Smartphone Saat Ini

Walaupun kemampuan pengisian dalam tiga menit terdengar menarik untuk perangkat konsumen. Fokus pengembangan teknologi ini saat ini lebih mengarah pada sistem penyimpanan energi skala besar. Associate Professor Jia secara khusus mengidentifikasi aqueous zinc-iodine sebagai alternatif untuk lithium-ion dalam konteks penyimpanan energi besar. Dalam aplikasinya, baterai ini dapat menyimpan surplus listrik dari panel surya atau sumber energi terbarukan dan mengembalikannya ke jaringan saat permintaan meningkat. Daya tahan siklus sangat kritis, karena baterai ini akan diisi dan dikosongkan secara rutin selama bertahun-tahun. Jika teknologi ini mampu mempertahankan puluhan ribu siklus dalam skala besar. Kebutuhan untuk penggantian baterai dapat berkurang secara signifikan. Namun, kontrol pada sel kecil di laboratorium jauh lebih mudah ketimbang pada paket baterai berkapasitas besar.

Saat diperbesar, peneliti harus mempertimbangkan distribusi arus, suhu, stabilitas material, segel, konsistensi produksi, dan biaya. Densitas energi juga bervariasi tergantung aplikasi. Smartphone dan kendaraan listrik memerlukan ukuran yang ringan dan kecil. Sedangkan fasilitas penyimpanan energi stasioner memiliki ruang lebih untuk mempertimbangkan biaya, keselamatan, dan ketahanan siklus. Oleh karena itu, tidak perlu berharap teknologi ini dapat segera menggantikan baterai lithium-ion di ponsel. Potensi terbesarnya justru terletak sebagai solusi untuk penyimpanan energi industri dan jaringan listrik.

Tim Peneliti Telah Memulai Kolaborasi dengan Industri untuk Mengembangkan Prototipe

Studi ini melampaui sekadar publikasi ilmiah. Flinders University menginformasikan bahwa tim yang dipimpin oleh Zhongfan Jia telah menjalin kolaborasi dengan sektor industri. Untuk menciptakan platform prototyping untuk teknologi baterai zinc-iodine ini. Inisiatif ini memiliki signifikansi besar. Hal karena banyak teknologi baterai menunjukkan hasil yang memuaskan dalam format sel kecil namun mengalami tantangan saat diperbesar. Prototipe dengan ukuran yang lebih besar memungkinkan para peneliti untuk mengevaluasi apakah reaksi kimia yang berfungsi hingga 60. 000 siklus tetap konsisten seiring dengan peningkatan jumlah material aktif. Dalam tim penelitian ini, Shangxu Jiang dan Zhipeng Pei berperan sebagai ko-penulis utama bersama Yanlin Shi, Kai Zhang, Justin M. Chalker, Sara J. Fraser-Miller, Profesor Michelle L. Coote, dan Associate Profesor Zhongfan Jia.

Penelitian yang berjudul Caging Polyhalide Anions in Polycyclodextrin for Long-Lasting Aqueous Zinc-Iodine Batteries dipublikasikan secara daring di Angewandte Chemie International Edition pada tanggal 13 Agustus 2026. Penelitian ini mengintegrasikan eksperimen dengan pemodelan komputasi untuk menyelidiki interaksi polycyclodextrin dengan spesies iodine dan polyhalide dalam konteks baterai. Dengan memahami mekanisme ini, para peneliti memiliki peluang yang lebih besar untuk mengoptimalkan material saat transisi dari sel penelitian ke prototipe yang lebih mendekati aplikasi nyata.

Baterai Zinc-Iodine Dalam Tahap Eksperimen, Namun Potensinya Tidak Boleh Diabaikan

Mencapai lebih dari 60. 000 siklus memang terkesan sebagai kemajuan signifikan, tetapi penting untuk menempatkan penelitian ini dalam perspektif yang tepat. Baterai ini belum menjadi produk yang dapat dipasarkan dan hasil optimalnya diperoleh dalam pengaturan laboratorium. Langkah selanjutnya akan menguji apakah kapasitas, kecepatan pengisian, stabilitas, keamanan, dan biaya dapat dipertahankan ketika baterai diproduksi dalam skala yang lebih besar. Peneliti juga harus memastikan bahwa proses produksinya dapat dilakukan secara konsisten dengan kualitas yang sama. Meskipun begitu, kombinasi dari umur siklus yang panjang, kemampuan pengisian cepat, penggunaan elektrolit berbasis air, dan bahan baku zinc yang melimpah menjadi daya tarik. Serta polimer oligosakarida yang ekonomis memberikan daya tarik besar bagi pengembangan lebih lanjut teknologi ini.

Jika platform prototyping industri yang sedang disiapkan berhasil menunjukkan karakteristik yang sama. Baterai zinc-iodine dapat menjadi salah satu kandidat menarik bagi penyimpanan energi terbarukan di masa mendatang. Permintaan global untuk baterai tidak hanya berasal dari kendaraan listrik dan perangkat genggam. Tetapi juga dari jaringan listrik yang membutuhkan penyimpanan energi dari sumber tenaga surya dan angin saat produksi berlebih. Dalam konteks ini, baterai yang aman, terjangkau, dan mampu bertahan dalam puluhan ribu siklus memiliki nilai yang sangat signifikan. Penelitian di Flinders University bukanlah akhir dari pengembangan teknologi ini, tetapi keberhasilan dalam mempertahankan kinerja selama lebih dari 60. 000 siklus menunjukkan bahwa salah satu tantangan utama yang dihadapi oleh teknologi zinc-iodine. Stabilitas jangka panjang mulai menemukan solusi yang menjanjikan.