Baterai air ini disebut mampu bertahan hingga 120.000 siklus pengisian, angka yang membuatnya menonjol di tengah keterbatasan banyak teknologi penyimpanan energi lain. Dengan ritme pemakaian jaringan listrik yang rata-rata hanya 1,1 siklus per hari pada 2024, umur pakainya secara teoritis bisa mencapai sekitar 300 tahun sebelum perlu diganti.
Daya tarik terbesar baterai ini bukan hanya pada ketahanannya, tetapi juga pada sisi keamanannya setelah masa pakai berakhir. Para peneliti menyebut elektrolit yang digunakan begitu aman sehingga dapat diperlakukan seperti air garam tahu atau tofu brine, sehingga tergolong tidak beracun dan bisa dibuang ke lingkungan.
Upaya mengatasi kelemahan baterai air
Selama ini baterai air dipandang penting untuk penyimpanan energi skala besar karena tidak mudah terbakar dan biaya awalnya relatif lebih rendah. Namun, teknologi ini kerap tertinggal dalam kapasitas energi dan umur pakai jika dibandingkan dengan baterai lithium-ion atau sodium-ion.
Masalah utamanya ada pada elektrolit berbasis air yang bisa sangat asam atau sangat basa. Kondisi ekstrem itu memicu korosi dan mempercepat kerusakan material di dalam baterai.
Tim peneliti di China mencoba menjawab persoalan itu dengan memakai covalent organic polymers atau COP sebagai anoda untuk ion magnesium dan kalsium. Material organik ini memiliki struktur rapat dengan bukaan yang jelas, tetapi selama ini jarang digunakan secara luas karena cepat rusak di elektrolit berbasis air.
Material baru yang lebih stabil
Dalam studi yang terbit pada 18 Februari di jurnal Nature Communications, para peneliti menemukan senyawa khusus bernama hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin. Senyawa ini menggabungkan karbonil berdensitas tinggi untuk menarik ion positif dan molekul tetraaminodibenzo-p-dioxin yang kaku agar struktur hexaketone tetap datar seperti sarang lebah.
Elektrolit netral yang dipakai dalam penelitian itu memiliki pH 7,0 dan mampu menghantarkan ion dengan efisiensi tinggi. Saat dipadukan dengan struktur material yang sudah dioptimalkan, kombinasi tersebut membantu COP tetap stabil tanpa mengalami korosi.
Hasilnya disebut sangat mencolok karena polimer itu mampu bertahan hingga 120.000 siklus pengisian. Angka ini lebih dari 10 kali umur baterai lithium-ion tipikal untuk penyimpanan jaringan listrik menurut data Energy Sustainability Directory.
Alasan teknologi ini menarik untuk skala jaringan
Baterai air banyak dilirik untuk sistem penyimpanan energi skala jaringan karena sifatnya yang aman dan biaya awal yang rendah. Meski begitu, teknologi ini punya batas tegangan maksimum karena elektroda berbasis air.
Saat elektrolit terurai, gas hidrogen dan oksigen dapat terbentuk lalu mengikis elemen logam di dalam baterai. Dalam kondisi ekstrem, proses yang disebut electrolyte decomposition itu bahkan bisa memicu ledakan.
Selama ini, salah satu cara umum untuk menutup kekurangan baterai air adalah membangun sistem penyimpanan yang lebih besar. Pada 2023, sebuah studi di jurnal Nature juga menyoroti biaya tinggi, penurunan kapasitas, dan toksisitas lingkungan sebagai kelemahan utamanya.
Terobosan terbaru ini mencoba memperkecil trade-off tersebut lewat komposisi kimia yang lebih efisien, lebih tahan lama, dan jauh lebih mudah ditangani saat akhir masa pakai. Jika pengembangan ini terus menunjukkan hasil serupa, baterai air bisa menjadi opsi yang lebih kuat untuk penyimpanan energi skala besar tanpa meninggalkan persoalan lingkungan yang berat.