Baterai Li-Ion sekarang ini tidak hanya dituntut soal kapasitas daya yang besar, namun juga ringan. Apabila memakai baterai Li-Ion dengan bobot ringan dapat mengurangi beban berlebih serta mengurangi kerusakan komponen.
Namun tahukah Anda kalau ada satu bahan yang dapat memberikan sifat ringan pada baterai PLTS. Bahan tersebut adalah graphene nanoplatelet. Seperti apakah karakteristik material ini?
Apa itu Graphene Nanoplatelet?
Graphene nanoplatelet (GNP) dibuat dari bahan graphene. Nanoplatelet terbentuk dengan banyak lapisan dengan ketebalan dalam nanometer dan diameter dalam mikron. Lapisan-lapisan tersebut terikat satu sama lain melalui gaya tarik menarik Van Der Waals.
Graphene terbentuk ketika atom karbon berkumpul untuk membentuk ikatan satu sama lain dan membuat struktur berbentuk heksagonal seperti sarang lebah. Pada hal ini, tiap atom karbon berbagai elektron. Ini membentuk ikatan yang lebih kuat di antara atom karbon.
Atom Karbon dengan Bentuk Menyerupai Sarang Lebah
Graphene ialah atom karbon super tipis yang tersusun dalam pola sarang lebah. Sememnatra graphene nanoplateet ialah potongan datar kecil dari beberapa lapisan graphene.
Dalam satu GNP saja terdiri dari 5 sampai 10 tumpukan lapisan graphene dengan ketebalan 0,34 nm, jadi total ketebalannya adalah 1,7 nm sampai 17 nm. Sementara ukuran bendanya sangat beragam mulai dari skala nanometer hingga mikrometer.
Ukuran GNP yang besar sangat baik dalam menghantarkan panas dan listrik, sedangkan HNP berukuran kecil justru lebih mudah bereaksi dengan bahan lain. Walau begitu, terdapat tepian berbentuk zigzag ataupun kursi berlengan yang dapat mempengaruhi sifat-sifat GNP.
Sifat Graphene Nanoplatelet
Graphene nanopatelet dibuat untuk meningkatkan sifat mekanik seperti kekakuan, kekerasan permukaan, dan kekuatan karena morfologinya yang unik. Bahan ini merupakan konduktor listrik dan panas yang baik karena komposisi grafit murninya.
Karakteristik dan sifat dan sifat graphene nanoplatelet lainnya adalah sebagai berikut
Ketebalan = 6-8 nm
Kerapatan curah = 0,03 hingga 0,1 g/cc
Kandungan oksigen = <1% berat
Kandungan karbon = >99,5% berat
Kandungan asam sisa = <0,5% berat
Bentuk = butiran berwarna hitam
Konduktivitas termal = 3,000 watt/m-K (paralel terhadap permukaan), 6 watt/m-K (tegak lurus terhadap permukaan)
Ekspansi termal = 4-6 x 10-⁶ m/m/dg-K, 0,5-1,0 x 10⁶ m/m/dg-K
Modulus tarik (Tensile Modulus) = 1,000 GPa
Kekuatan tarik (Tensile Strength) = 5 GPa
Konduktivitas listrik = 10⁷ siemens/m, 10² siemens/m
Kelebihan dari Graphene Nanoplatelet
a. Konduktivitas Termal yang Tinggi
Lembaran graphene yang membentuk nanoplatelet memiliki sifat konduktor terhadap panas dan listrik. Tidak seperti serat karbon yang memiliki ketahanan termal yang rendah, sehingga menghasilkan konduktivitas termal yang lebih tinggi dibandingkan serat karbon lainnya.
Berdasarkan studi dari Hanyang University, komposit yang menggunakan graphene nanoplatelet dengan kandungan tinggi (∼50 berat%) yang terdispersi secara seragam dengan resin poliamida 6 (PA6) dengan viskositas rendah.
Konduktivitas termal yang terukur dari komposit menunjukan perkolasi termal ketika kandungan GNP melebihi 30% berat, dengan konduktivitas termal dalam bidang naik sebesar 1315% dibandingkan PA6 murni.
b. Konduktivitas Listrik Tinggi
Lembaran graphene nanoplatelet membentuk jaringan konduksi yang efektif pada tingkat pembebanan rendah. Berbeda dengan bahan aditif lainnya, nanoplatelet tidak memberi dampak negatif terhadap resin dasar. Sifat mekanik dan estetik pun tidak bersifat abrasif.
c. Mengurangi Permeabilitas
Graphene nanoplatelet mampu mengurangi permeabilitas ketika digabungkan menjadi film polimer atau bagian padat lainnya. Rasio aspek trombosit yang tinggi menjadikan efektif pada tingkat pemuatan yang rendah sehingga membantu mengurangi biaya dan dampak pada properti.
Permeabilitas dipengaruhi oleh ukuran partikel adiktif. Secara umum, partikel berdiameter besar memberi penurunan permeabilitas yang besar. Dalam uji laboratorium, partikel berukuran 15 μm lebih baik dibandingkan dengan nanoclays dan unggul dalam material berbasis karbon lainnya.
Pengaplikasian Graphene Nanoplatelet
GNP terdiri dari tumpukan lembaran graphene dengan konduktivitas termal dan kekuatan termal tinggi. Sifat-sifat inilah yang pada akhirnya diterapkan di berbagai bidang elektronik, komposit, hingga konservasi energi.
Pemakaian GNP di bidang elektronik digunakan sebagai aditif konduktif pada komposit dan pelapis, serta sebagai elektroda pada sel surya dan transistor. Pada bidang penyimpanan energi, GNP menjadi material elektroda pada baterai dan superkapasitor. Pada ranah komposit, dimanfaatkan sebagai peningkat sifat mekanik dan listrik pada sebuah komponen.
Naikkan Konduktivitas Termal dengan Graphene Nanoplatelet
Kinerja produk elektronik sangat dipengaruhi oleh kemampuan dalam menahan panas. Apabila ketahanan terhadap panas itu rendah berakibat pada penurunan efisiensi, atau mudahnya adalah produk gampang rusak.
Oleh karena itu, benda elektronik harus memiliki kemampuan untuk menghantarkan panas yang baik. Graphene nanoplatelet menjadi salah satu bahan dengan konduktivitas termal tinggi.
AMI Scientific membuka layanan konsultasi graphene nanoplatelet untuk kebutuhan penghantar panas Anda melalui WhatsApp AMI Scientific.
コメント