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.

Terobosan Teknologi Daur Ulang Baterai Lithium-Ion dari Amerika Serikat

Pertumbuhan industri baterai modern terus memperbesar permintaan bahan baku strategis untuk kendaraan listrik. Dengan bertambahnya penggunaan sel lithium-ion, jumlah baterai bekas juga berpotensi meningkat. Menanggapi kondisi tersebut, tim peneliti Worcester Polytechnic Institute mengembangkan metode daur ulang lanjutan yang berfokus pada peningkatan nilai komponen bekas. Strategi pengolahan tersebut memungkinkan material hasil daur ulang digunakan kembali dengan karakteristik elektrokimia yang menjanjikan.

Studi yang dipublikasikan melibatkan tim yang dipimpin Yan Wang dari Worcester Polytechnic Institute dan dipublikasikan melalui Advanced Energy Materials. Tidak seperti sebagian metode daur ulang yang mengutamakan pemulihan komponen elektroda positif, tim ini mengolah ulang material dari katoda dan anoda sekaligus. Pendekatan menyeluruh ini membedakan studi ini dari pendekatan yang hanya mengolah satu elektroda. Dengan tahapan pemurnian dan modifikasi, limbah baterai berpotensi dimanfaatkan sebagai komponen berkinerja tinggi. Temuan eksperimentalnya memperlihatkan daya tahan sel yang lebih baik dibandingkan material komersial dalam pengujian tersebut.

Teknologi Upcycling untuk Meningkatkan Kualitas Elektroda Baterai

Dalam penelitian ini, para ilmuwan memanfaatkan material katoda bekas yang bercampur dengan kadar nikel awal yang lebih rendah untuk menghasilkan material katoda NMC622. NMC622 merupakan material katoda berbasis nikel, mangan, dan kobalt dengan susunan kimia yang mendukung penyimpanan energi. Tahapan pengolahan ulang tersebut bukan sekadar mengekstraksi unsur berharga. Melalui penyesuaian struktur material, peneliti berupaya meningkatkan kemampuan perpindahan ion lithium. Kemampuan ini berperan penting dalam proses pengisian dan pengosongan daya.

Selain mengembangkan material katoda, para peneliti turut menggunakan kembali material grafit bekas. Grafit merupakan material yang umum digunakan pada anoda baterai lithium-ion. Melalui tahapan pengolahan tersebut, grafit bekas dimurnikan dan dimodifikasi hingga memiliki karakteristik yang sesuai untuk pembuatan sel. Rekayasa material anoda meningkatkan karakteristik perpindahan muatan dan daya tahan material dalam proses elektrokimia. Saat kedua material daur ulang digunakan bersama, peneliti dapat mengevaluasi performa sel secara keseluruhan melalui evaluasi siklus operasi baterai.

Keunggulan Pengolahan Ulang Katoda dan Grafit Bekas

Konsep peningkatan nilai material mengacu pada proses mengubah limbah menjadi produk dengan nilai atau fungsi lebih tinggi. Dalam industri baterai, pendekatan tersebut tidak hanya berorientasi pada pemisahan unsur kimia. Beberapa pendekatan pengolahan limbah baterai menghasilkan garam logam atau bahan antara yang memerlukan pengolahan tambahan untuk membentuk komponen baterai. Dalam pendekatan upcycling, proses pemulihan digabungkan dengan peningkatan fungsi material. Kendati memiliki nilai tambah, keberhasilan metode tersebut tetap bergantung pada kualitas limbah masuk.

Penggunaan material positif dan negatif hasil daur ulang berpotensi meningkatkan efisiensi pemanfaatan limbah. Ketika proses pemulihan mengabaikan sebagian material, peluang penggunaan ulang material tertentu bisa berkurang. Dengan memanfaatkan grafit sekaligus katoda, pemanfaatan bahan bekas bisa menjadi lebih luas. Di sisi lain, jenis baterai bekas memiliki karakteristik berbeda. Oleh sebab itu, pengendalian mutu bahan masuk menjadi bagian penting produksi agar kinerja baterai dapat dipertahankan.

Pengujian Pouch Cell Menunjukkan Ketahanan Lebih Tinggi

Hasil yang menjadi perhatian dalam studi WPI adalah peningkatan umur siklus baterai. Pada evaluasi performa elektrokimia, tim peneliti membuat sel baterai kantong dari kedua material daur ulang. Sel yang dihasilkan masih menyimpan 70 persen kapasitasnya pada siklus ke-2.590. Dalam perbandingan pengujian tersebut, ketahanannya mendekati dua kali masa siklus sel pembanding. Pencapaian tersebut menunjukkan material daur ulang mampu bersaing.

Meskipun hasilnya terlihat menjanjikan, jumlah siklus tidak sama dengan jumlah tahun penggunaan. Satu siklus operasi berkaitan dengan penggunaan kapasitas energi secara kumulatif, bukan selalu satu kali menghubungkan pengisi daya. Ketika diterapkan pada kendaraan listrik, umur baterai dipengaruhi oleh temperatur, tingkat arus, serta desain sel. Oleh karena itu, temuan laboratorium masih memerlukan validasi tambahan sebelum digunakan dalam produk massal.

Dampak Ekonomi Teknologi Upcycling pada Manufaktur Baterai

Selain mengevaluasi performa sel, peneliti juga menganalisis potensi ekonomi dan lingkungan dari proses daur ulang bernilai tambah. Menurut perhitungan dalam studi tersebut, proses ini diperkirakan mampu mengolah lebih dari 95 persen material bekas. Dari sisi ekonomi, pendekatan tersebut menunjukkan potensi peningkatan keuntungan sebesar 22,9 persen dibandingkan metode referensi yang digunakan peneliti. Angka tersebut menjadi indikasi nilai tambah pemanfaatan limbah, tetapi belum menjamin keuntungan pada setiap fasilitas industri.

Dari perspektif keberlanjutan, metode tersebut diperkirakan menurunkan emisi gas rumah kaca sebesar 27 persen dan menunjukkan kebutuhan energi 29,4 persen lebih rendah dibandingkan skenario pengolahan acuan. Hasil analisis tersebut memberikan gambaran manfaat ekonomi sirkular. Di sektor transportasi berbasis listrik, pemanfaatan material dari baterai bekas berpotensi mengurangi ketergantungan pada sebagian bahan tambang baru. Meski menawarkan potensi besar, manfaat nyata dapat berubah sesuai lokasi produksi, sehingga verifikasi operasional perlu dilakukan.

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 berhasil menghasilkan sel dengan umur siklus hampir dua kali lipat. Data eksperimen yang memperlihatkan kapasitas tersisa 70 persen pada siklus ke-2.590 menunjukkan manfaat rekayasa material hasil daur ulang. Manfaat lainnya terlihat pada estimasi pengurangan emisi dan kebutuhan energi, sehingga teknologi tersebut relevan bagi ekonomi sirkular. Namun demikian, pengujian skala besar dan evaluasi jangka panjang masih diperlukan. Bagaimana menurut Anda, apakah baterai berbahan daur ulang berpotensi menjadi pilihan utama? Sampaikan pandangan Anda mengenai masa depan material penyimpanan energi.