Profesor Jürgen Janek, tokoh terkemuka dalam elektrokimia benda padat di Universitas Justus-Liebig Giessen, membahas penyimpanan energi di masa lalu, sekarang, dan masa depan selain litium. Karyanya, yang didukung oleh Cluster of Excellence Post-Lithium Storage (POLiS) yang bergengsi, berada di garis depan dalam pengembangan teknologi baterai generasi berikutnya.
Dari Sejarah Menuju Konduktivitas Tinggi: Jalan Menuju Baterai Solid-State
Perjalanan Janek ke lapangan nyaris tidak disengaja. Awalnya mempertimbangkan sejarah, ia akhirnya memilih kimia, didorong oleh kesenjangan mendasar dalam pengetahuan yang ada. Dia memuji mentor awal dengan latar belakang fisika dan ilmu material yang kuat, serta kolaborasi dengan Alan B. Lidiard, karena membentuk perspektifnya tentang transportasi ion dalam padatan—sebuah topik yang secara historis kurang terwakili dalam kurikulum kimia standar. Kesadaran bahwa elektrokimia benda padat menjembatani fisika, kimia, dan teknik mendorongnya menuju bidang yang ia yakini akan menjadi penting bagi teknologi energi masa depan.
Terobosan yang Mempercepat Riset Solid-State
Salah satu titik balik penting adalah laporan Ryuichi Kanno tahun 2011 tentang konduktivitas lithium-ion yang tinggi dalam senyawa sulfida Li10GeP2S12 (LGPS). Penemuan ini—konduktivitasnya melebihi elektrolit cair—mendorong kemajuan pesat dalam konsep baterai solid-state. Janek mencatat bahwa terobosan ini memicu persaingan global yang ketat untuk elektrolit padat baru, perlombaan yang berlanjut hingga saat ini. Penelitian baru-baru ini menunjukkan bahwa tingkat konduktivitas yang lebih tinggi dapat dicapai dengan elektrolit padat berbasis natrium, sehingga berpotensi menghasilkan baterai berdaya tinggi yang lebih berkelanjutan.
POLIS: Mendanai Masa Depan Penyimpanan Energi
Klaster POLiS, yang dijalankan bersama oleh Universitas Ulm, Institut Teknologi Karlsruhe, dan Universitas Justus-Liebig Giessen, merupakan pendorong utama penelitian ini. Dengan pembaruan periode pendanaan tujuh tahun yang dimulai pada tahun 2026, tujuan program ini adalah untuk mengeksplorasi opsi penyimpanan energi di luar litium, termasuk natrium, kalium, magnesium, kalsium, aluminium, dan bahkan sistem berbasis anion. Meskipun baterai litium akan tetap relevan, POLiS bertujuan untuk mendiversifikasi teknologi penyimpanan guna mengurangi ketergantungan pada satu elemen dan meningkatkan ketahanan terhadap gangguan geopolitik.
Prestasi Terkini: Pencitraan Anoda Logam dan Elektrolit Magnesium Konduktivitas Tinggi
Kelompok Janek memberikan kontribusi yang signifikan terhadap POLiS melalui studi mendalam tentang konsep solid-state, reaksi antarmuka, dan transportasi muatan. Penelitian terbaru, yang dipimpin oleh mahasiswa PhD Till Ortmann dan Till Fuchs, telah mengembangkan pencitraan mikroskopis anoda logam natrium dan litium menggunakan difraksi hamburan balik elektron, membuka jalan baru untuk desain anoda. Penelitian Clarissa Glaser juga membuahkan hasil yang menjanjikan, mensintesis elektrolit padat magnesium-ion dengan konduktivitas mencapai 0,1 mS/cm—sebuah langkah menuju baterai magnesium-ion yang layak.
Peran Penting Daur Ulang
Program ini mengakui bahwa keberlanjutan tidak dapat dinegosiasikan. Janek menekankan bahwa daur ulang harus diintegrasikan ke dalam desain material baru dan konsep sel sejak awal, sehingga memastikan ekonomi sirkular untuk teknologi ini.
Melampaui Lithium: Memprediksi Teknologi Baterai Berskala Gigawatt Berikutnya
Meskipun prediksi masa depan masih belum pasti, Janek berpendapat bahwa baterai natrium-ion siap menjadi teknologi berikutnya yang diadopsi secara luas setelah timbal, litium, dan natrium. Apakah bahan kimia “di luar litium” lainnya—seperti kalium, magnesium, atau aluminium—akan mencapai skala gigawatt bergantung pada kinerja dan kelayakan ekonominya. POLiS secara aktif menjajaki opsi-opsi ini, dengan harapan bahwa opsi tersebut akan muncul sebagai solusi praktis berskala besar.
Meningkatkan Komunikasi Ilmiah
Janek percaya bahwa komunikasi ilmiah perlu berkembang seiring dengan perkembangan zaman. Dia menganjurkan penerbitan akses terbuka dengan kontrol kualitas yang ketat dan menyerukan diskusi yang lebih aktif mengenai penelitian yang dipublikasikan, bahkan menyarankan kemungkinan untuk memodifikasi atau menyempurnakan makalah setelah publikasi—sebuah konsep yang mencerminkan sifat dinamis ilmu pengetahuan modern.
Kesimpulannya, karya Profesor Janek dan penelitian POLiS yang sedang berlangsung merupakan upaya penting untuk mendiversifikasi dan meningkatkan teknologi penyimpanan energi. Dengan berfokus pada material selain litium dan memprioritaskan keberlanjutan, penelitian ini berpotensi mengubah masa depan pembangkitan dan konsumsi listrik.
