Salah satu komponen alternatif yang dapat dimanfaatkan sebagai pengganti elektrolit cair adalah elektrolit polimer padat. Dibandingkan dengan elektrolit cair, elektrolit polimer padat lebih aman digunakan serta lebih ramah lingkungan. Terbentuk dari penggabungan garam lithium dalam matriks polimer, elektrolit polimer padat yang dimanfaatkan pada baterai lithium diperkirakan dapat melampaui performansi baterai lithium konvensional yang masih menggunakan elektrolit cair. Selain itu, baterai lithium yang menggunakan polimer padat juga memiliki keunggulan dapat diisi ulang, sehingga sesuai dengan kebutuhan manusia di zaman modern yang membutuhkan baterai berenergi tinggi untuk peralatan elektroniknya.

Berangkat dari permasalahan tersebut, Prof. Dr. I Made Arcana, Ketua dari Kelompok Keilmuan Kimia Fisik dan Anorganik Program Studi Kimia ITB, menginisiasi sebuah penelitian yang bertujuan untuk mengembangkan sebuah elektrolit polimer baru. Menyadari bahwa kunci utama dari baterai lithium polimer terletak pada elektrolitnya, Arcana memanfaatkan polimer yang dapat terurai untuk menyesuaikan kebutuhan baterai lithium polimer yang aman digunakan dan ramah lingkungan. Penelitian dilakukan dilakukan dengan pemilihan komponen yang tepat secara selektif dari sebuah elektrolit. Pemilihan ini didasarkan pada konduktivitas ion yang tinggi, sifat-sifat mekanik yang baik, dan kecocokan dengan material elektrolit.

Chitosan sebagai Material Utama

Telah banyak penelitian yang mempelajari pemanfaatan chitosan untuk diterapkan pada elektrolit polimer. Chitosan merupakan sebuah senyawa polimer alami yang dapat diperoleh dari deasetilasi kitin. Sayangnya, penelitian-penelitian yang telah ada sebelumnya menunjukkan bahwa chitosan masih memiliki konduktivitas ion yang rendah, bahkan setelah penambahan garam lithium asetat.

Karenanya, Arcana berusaha mengembangkan elektrolit polimer baru dengan konduktivitas ion yang memadai. Meskipun konduktivitas ionnya memadai, baterai dengan elektrolit polimer baru ini diharapkan tetap dapat memenuhi kebutuhan baterai lithium polimer yang aman bagi pengguna dan ramah lingkungan. Bersama dengan rekan penelitiannya yang lain, Dr. Bunbun Bundjali MS dan Hariyawati D., SSi., MM., penelitian yang dilakukan Arcana berfokus pada pembuatan membran elektrolit polimer berbiaya rendah dengan material utama chitosan.

Kembangkan Membran Elektrolit Polimer dari Limbah Kulit Udang

Arcana melihat melimpahnya limbah kulit udang yang belum dimanfaatkan secara optimal di Indonesia sebagai sebuah peluang. Udang yang merupakan hewan berkelas crustacean memiliki kulit rangka luar yang tersusun dari kitin, sebuah polimer yang paling melimpah di laut. Deasetilasi kitin dapat menghasilkan sebuah senyawa polimer alami chitosan, yang telah banyak dimanfaatkan untuk elektrolit polimer.

Sebagai langkah awal, dilakukan penghilangan protein pada limbah kulit udang dengan proses deproteinasi, dan diikuti dengan penghilangan mineral dengan proses demineralisasi. Kulit udang yang telah mengalami kedua proses tersebut kini tak mengandung protein dan mineral lagi, sehingga diperoleh kitin murni yang siap diproses lebih lanjut melalui proses deasetilasi menjadi chitosan. Chitosan yang diperoleh dari isolasi limbah kulit udang kemudian dilarutkan bersama polietilen oksida (PEO) dan lithium perklorat sebagai garam pengion dalam pelarut yang sesuai, dan dicampur hingga homogen. Larutan polimer ini kemudian dituangkan di atas cawan petri sehingga pelarut dapat menguap.

Penelitian yang dilakukan oleh profesor yang juga mengisi mata kuliah Energetika Kimia ini menunjukkan peningkatan konduktivitas ion hingga 4 kali dengan penggunaan chitosan yang diperoleh dari isolasi kulit kerang. Bahkan, konduktivitas membran polimer campuran chitosan, polietilen oksida, dan lithium ini dapat dimaksimumkan hingga 10 kali lipat dengan penambahan lithium perklorat. Membran elektrolit polimer inilah yang dapat dimanfaatkan secara potensial sebagai elektrolit polimer pada aplikasi baterai lithium.

Sumber gambar: Dari berbagai sumber