Peneliti dari Departemen Energi Amerika Serikat dan Universitas Stanford telah merancang baterai yang murah dan lebih tahan lama yang juga dapat menggunakan energi matahari dan angin sebagai pemasok utama ke jaringan listrik.

Para ilmuwan dari Departemen Energi Amerika Serikat (DOE) dan Universitas Stanford telah mengembangkan baterai yang tidak memerlukan membran terpisah dan juga dapat dibuat dari komponen yang murah. Yi Cui, seorang profesor ilmu teknik material di Stanford dan sejumlah rekannya melaporkan hasil penelitian mereka dalam edisi Ilmu lingkungan dan energi bulan Mei. 

“Untuk tenaga surya dan angin yang digunakan secara signifikan, kita memerlukan baterai yang terbuat dari bahan-bahan ekonomis dengan skala mudah dan efisien.” Kata Profesor Cui. “Kami yakin baterai baru kami akan menjadi yang terbaik yang dirancang untuk mengatur fluktuasi alami dari energi alternatif.” Lanjutnya.

Saat ini jaringan listrik tidak bisa mentolerir fluktuasi daya yang melonjak besar yang disebabkan oleh perubahan besar di bawah sinar matahari dan angin. Namun, kontribusi ke jaringan listrik yang dibuat oleh solar PV dan tenaga angin sudan mendekati angka 20% sehingga penyimpanan listrik harus dikembangkan dalam rangka menyamaratakan titik tertinggi dan terendah yang digambarkan sebagai ‘intermiten’ sumber listrik. Sistem ini harus mampu untuk menyimpan kelebihan energi dan memakainya ketika pasokan menurun.

Perkembangan yang paling menjanjikan di bidang ini adalah “aliran” baterai-nya, karena akan menjadi relatif sederhana untuk skala tank mereka, pompa dan pipa dengan ukuran yang dibutuhkan untuk menangani kapasitas energi yang besar. Aliran baterai baru yang dikembangkan oleh Cui dan timnya ini memiliki desain sederhana dan lebih murah sehingga menjadi potensi untuk menjadi solusi yang layak diproduksi dalam skala besar.

Saat ini, aliran baterai pompa dua cairan yang berbeda melalui ruang interaksi di mana molekul terlarut mengalami reaksi kimia yang menyimpan persediaan energi. Ruangan ini berisi membran yang hanya memungkinkan ion aktif yang terpisah secara fisik. Namun, desain ini memiliki setidaknya dua kelemahan utama dalam cairannya, yang mengandung bahan langka seperti vanadium, cukup mahal, terutama berkaitan dengan jumlah besar yang diperlukan untuk penyimpanan grid, dan yang kedua, membran itu sendiri juga harganya sangat mahal dan memerlukan perawatan yang maksimal.

Desain baterai baru ini hanya menggunakan satu aliran molekul dan karena itu tidak perlu membran sama sekali. Molekul ini terdiri dari bahan utama lithium dan belerang, yang keduanya memiliki harga yang relatif murah. Kedua bahan kimia bereaksi dengan sepotong logam lithium dilapisi dengan penghalang yang memungkinkan elektron mengalir tanpa menurunkan logam. Molekul-molekul yang disebut polysulfides lithium, menyerap ion lithium bila baterai sedang dipakai dan akan mengembalikannya ke dalam bentuk cairan saat baterai sedang diisi. Seluruh aliran molekul dilarutkan dalam pelarut organik yang tidak memiliki masalah korosi pada baterai berbasis aliran air.

Para peneliti telah menciptakan versi mini dari sistem tersebut yang menggunakan gelas sederhana dan bisa ditingkatkan menjadi versi utilitas yang dapat menyimpan banyak persediaan megawatt per jam listrik. Tahap berikutnya adalah untuk menciptakan sebuah versi skala laboratorium dalam rangka mengoptimalkan proses penyimpanan energi dan mengidentifikasi isu-isu rekayasa potensial dengan maksud untuk memulai rancangan potensi untuk penyebaran unit demonstrasi lapangan skala penuh.