Penelitian terobosan dari Tokyo University of Science menunjukkan bahwa baterai natrium-ion (Na-ion) akan segera menggantikan baterai lithium-ion (Li-ion) dalam aplikasi yang memerlukan pengisian daya cepat, kepadatan energi tinggi, dan peningkatan keamanan. Temuan ini, yang diterbitkan dalam Chemical Science pada tanggal 15 Desember 2025, menunjukkan bahwa baterai generasi berikutnya ini dapat mengatasi keterbatasan utama yang menghambat adopsi teknologi Na-ion secara lebih luas.
Keterbatasan Lithium-Ion dan Kebangkitan Sodium-Ion
Selama bertahun-tahun, baterai Li-ion telah mendominasi pasar penyimpanan energi, menggerakkan segala hal mulai dari ponsel pintar hingga kendaraan listrik. Namun, baterai Li-ion memiliki risiko yang melekat: baterai ini rentan terhadap pelepasan panas (panas berlebih yang tidak terkendali dan potensi kebakaran), dan ketergantungannya pada litium, yang merupakan sumber daya yang terkonsentrasi secara geografis, menimbulkan kekhawatiran dalam rantai pasokan.
Baterai Na-ion menawarkan solusi potensial. Natrium jauh lebih melimpah dan lebih murah dibandingkan litium, dan baterai Na-ion secara inheren lebih stabil. Tantangannya, hingga saat ini, adalah mencapai kinerja yang sebanding dengan Li-ion dalam hal kecepatan pengisian daya dan kepadatan energi.
Cara Kerja Terobosan
Tim Tokyo University of Science fokus pada karbon keras (HC), bahan yang dikenal karena kemampuannya menyimpan ion natrium dengan cepat. Namun, upaya sebelumnya untuk memaksimalkan laju pengisian terhambat oleh “kemacetan lalu lintas” di dalam elektrolit baterai—ion-ion menjadi terhambat saat memasuki HC.
Untuk mengatasi hal ini, para peneliti menggabungkan HC dengan aluminium oksida, menciptakan elektroda gabungan yang memungkinkan ion mengalir bebas. Hal ini memungkinkan ion natrium memasuki HC dengan kecepatan yang sebanding dengan ion litium yang memasuki grafit dalam baterai Li-ion.
Temuan utamanya adalah ion natrium memerlukan lebih sedikit energi untuk berkumpul di dalam pori-pori mikroskopis HC, yang berarti baterai Na-ion secara teori dapat mengisi daya lebih cepat dibandingkan baterai Li-ion. Hal ini penting karena dapat mengatasi hambatan lama dalam komersialisasi ion Na.
Implikasi dan Keuntungan Keamanan di Dunia Nyata
Terobosan ini mempunyai implikasi besar terhadap penyimpanan energi. Sistem baterai skala jaringan, yang memerlukan kemampuan pengosongan cepat untuk integrasi energi terbarukan, akan mendapatkan manfaat yang sangat besar. Baterai Na-ion yang dapat diisi dengan cepat juga dapat meningkatkan penyimpanan energi pada kendaraan listrik dan aplikasi dengan permintaan tinggi lainnya.
Yang lebih penting lagi, baterai Na-ion jauh lebih aman dibandingkan baterai litium. Sebagaimana disoroti oleh penelitian dari Universitas Teknologi Islam, Universitas Negeri Idaho, dan Universitas Waterloo, ion natrium tidak terlalu rentan terhadap reaksi tak terkendali yang menyebabkan baterai Li-ion terbakar atau meledak.
Keselamatan kebakaran merupakan perhatian penting: Dewan Kepala Pemadam Kebakaran Nasional Inggris telah memperingatkan tentang “risiko kebakaran signifikan” yang ditimbulkan oleh sistem penyimpanan energi baterai Li-ion, yang dapat terbakar selama berjam-jam atau bahkan berhari-hari setelah dinyalakan. Sebaliknya, baterai Na-ion menawarkan alternatif yang jauh lebih stabil.
“Hasil kami secara kuantitatif menunjukkan bahwa kecepatan pengisian daya SIB yang menggunakan anoda HC dapat mencapai tingkat yang lebih cepat dibandingkan dengan LIB,” kata Shinichi Komaba, penulis utama studi tersebut.
Penelitian ini menggarisbawahi bahwa masa depan penyimpanan energi mungkin terletak pada natrium, yang menawarkan kombinasi menarik antara kinerja, efektivitas biaya, dan peningkatan keselamatan.
