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
Perkembangan sistem penyimpanan listrik mendorong bertambahnya kebutuhan terhadap material berkualitas untuk kendaraan listrik. Ketika permintaan baterai terus berkembang, jumlah baterai bekas juga menjadi tantangan tersendiri. Menanggapi kondisi tersebut, tim peneliti Worcester Polytechnic Institute memperkenalkan pendekatan pengolahan ulang material yang melampaui proses pemulihan bahan mentah. Pendekatan ini membuka peluang pemanfaatan komponen bekas dengan karakteristik elektrokimia yang menjanjikan.
Pengembangan material ini berlangsung di bawah kepemimpinan Yan Wang dari Worcester Polytechnic Institute dan diterbitkan dalam jurnal Advanced Energy Materials. Sebagai pengembangan dari sebagian metode daur ulang yang terutama mengambil kembali bahan dari katoda, tim ini mengolah ulang material dari katoda dan anoda sekaligus. Metode pemanfaatan dua elektroda tersebut membedakan studi ini dari pendekatan yang hanya mengolah satu elektroda. Dengan tahapan pemurnian dan modifikasi, limbah baterai berpotensi dimanfaatkan sebagai komponen berkinerja tinggi. Hasil awalnya memperlihatkan daya tahan sel yang lebih baik dibandingkan sel pembanding yang memakai bahan komersial.
Proses Mengubah Limbah Baterai Menjadi Material NMC622 dan Grafit
Dalam penelitian ini, para ilmuwan menggunakan bahan elektroda positif dari baterai bekas dengan komposisi nikel yang tidak terlalu tinggi untuk mengembangkan bahan elektroda positif NMC622. NMC622 merupakan senyawa elektroda positif dengan kombinasi nikel, mangan, serta kobalt dengan susunan kimia yang mendukung penyimpanan energi. Proses peningkatan kualitas tersebut melibatkan pembentukan kembali material fungsional. Berkat rekayasa karakteristik elektrokimia, peneliti mengoptimalkan transportasi ion di dalam elektroda. 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 dimurnikan dan dimodifikasi hingga memiliki karakteristik yang sesuai untuk pembuatan sel. Rekayasa material anoda bertujuan memperbaiki kinetika antarmuka dan ketahanan terhadap penggunaan berulang. Apabila elektroda positif serta negatif yang telah diolah dipasangkan, peneliti menilai hubungan kedua material dalam sistem penyimpanan energi melalui pengukuran daya tahan elektrokimia.
Keunggulan Pengolahan Ulang Katoda dan Grafit Bekas
Pendekatan daur ulang bernilai tambah menjelaskan pengolahan material bekas menjadi bahan yang memiliki karakteristik lebih baik. Dalam industri baterai, pendekatan tersebut berbeda dari pemulihan bahan mentah biasa. Beberapa pendekatan pengolahan limbah baterai mengembalikan material menjadi bahan baku dasar yang masih membutuhkan tahapan produksi lanjutan. Dalam pendekatan upcycling, proses pemulihan digabungkan dengan peningkatan fungsi material. Kendati memiliki nilai tambah, keberhasilan metode tersebut membutuhkan proses pemurnian yang konsisten.
Pemanfaatan kembali kedua elektroda juga memiliki manfaat dari sisi penggunaan sumber daya. Ketika proses pemulihan mengabaikan sebagian material, peluang penggunaan ulang material tertentu bisa berkurang. Melalui pemulihan kedua komponen utama, jumlah limbah yang dapat dimanfaatkan berpotensi meningkat. Perlu dipahami bahwa, jenis baterai bekas memiliki karakteristik berbeda. Oleh sebab itu, teknologi pemilahan tetap diperlukan agar karakteristik elektroda sesuai kebutuhan.
Pengujian Pouch Cell Menunjukkan Ketahanan Lebih Tinggi
Bagian paling menarik dari penelitian ini adalah peningkatan umur siklus baterai. Melalui percobaan yang dilakukan, tim peneliti membuat sel baterai kantong dari kedua material daur ulang. Baterai percobaan ini mempertahankan sekitar 70 persen kapasitas awal setelah 2.590 siklus. Ketika dibandingkan dengan material komersial yang digunakan dalam studi, jumlah siklus penggunaannya menunjukkan peningkatan hampir dua kali. Temuan ini memberikan bukti awal bahwa bahan bekas dapat menghasilkan performa tinggi.
Walaupun peningkatan daya tahan tersebut cukup besar, jumlah siklus tidak sama dengan jumlah tahun penggunaan. Sebuah siklus pengisian dan pengosongan menggambarkan proses pemakaian kapasitas yang setara satu pengosongan penuh, bukan sekadar satu sesi pengisian singkat. Ketika diterapkan pada kendaraan listrik, umur baterai dipengaruhi oleh temperatur, tingkat arus, serta desain sel. Dengan demikian, hasil 2.590 siklus perlu dipahami sebagai hasil eksperimen sebelum menjadi dasar klaim masa pakai produk konsumen.
Manfaat Daur Ulang Baterai bagi Lingkungan dan Industri Kendaraan Listrik
Tidak hanya melakukan pengukuran elektrokimia, peneliti juga menganalisis potensi ekonomi dan lingkungan dari teknologi upcycling tersebut. Menurut perhitungan dalam studi tersebut, proses ini dapat menggunakan kembali lebih dari 95 persen bahan buangan. Dari sisi ekonomi, pendekatan tersebut menghasilkan proyeksi keuntungan 22,9 persen lebih tinggi dibandingkan proses pembanding dalam analisis. Angka tersebut memberikan gambaran peluang komersialisasi, tetapi memerlukan evaluasi biaya ketika teknologi diperbesar skalanya.
Dalam penilaian lingkungan, metode tersebut diperkirakan menurunkan emisi gas rumah kaca sebesar 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, penggunaan bahan sekunder berkualitas tinggi berpotensi mengurangi ketergantungan pada sebagian bahan tambang baru. Walaupun begitu, besarnya penghematan dipengaruhi sumber energi dan sistem manufaktur, sehingga verifikasi operasional perlu dilakukan.
Masa Depan Baterai Lithium-Ion yang Lebih Tahan Lama dan Berkelanjutan
Pengembangan material baterai oleh tim WPI menghadirkan perkembangan menarik dalam pengelolaan limbah baterai. Dengan memanfaatkan kedua material elektroda bekas, tim peneliti menunjukkan peningkatan daya tahan dibandingkan sel berbahan komersial. Hasil pengujian yang memperlihatkan kapasitas tersisa 70 persen pada siklus ke-2.590 memberikan indikasi potensi pengembangan. Ditambah dengan estimasi pengurangan emisi dan kebutuhan energi, sehingga pendekatan ini berpotensi mendukung industri baterai yang lebih berkelanjutan. Meski demikian, kesiapan industri belum dapat disimpulkan hanya dari eksperimen awal. Menurut pandangan Anda, apakah teknologi upcycling mampu mengubah industri penyimpanan energi? Bagikan pemikiran Anda mengenai manfaat daur ulang baterai.
