Baterai dari unsur tanah jarang merujuk pada jenis baterai yang menggunakan satu atau lebih unsur logam tanah jarang (LTJ) sebagai komponen penting dalam material penyusunnya. Logam tanah jarang adalah kelompok 17 unsur kimia yang memiliki sifat-sifat magnetik dan elektrokimia unik, menjadikannya berharga dalam berbagai aplikasi teknologi tinggi, termasuk baterai.
Peran Unsur Tanah Jarang dalam Baterai:
Meskipun tidak semua jenis baterai menggunakan LTJ, beberapa di antaranya memanfaatkan sifat-sifat khusus unsur-unsur ini untuk meningkatkan kinerja. Beberapa peran utama LTJ dalam baterai meliputi:
- Material Katoda: Beberapa senyawa LTJ digunakan sebagai material aktif dalam katoda baterai, terutama pada jenis baterai seperti Nikel-Metal Hidrida (NiMH). Contoh LTJ yang digunakan dalam baterai NiMH adalah Lantanum (La), Serium (Ce), Neodymium (Nd), dan Praseodymium (Pr). Penambahan LTJ dapat meningkatkan kapasitas, siklus hidup, dan stabilitas termal baterai NiMH.
- Aditif untuk Material Elektroda: Dalam beberapa jenis baterai, termasuk baterai Lithium-ion (Li-ion), LTJ dapat ditambahkan dalam jumlah kecil sebagai aditif pada material elektroda (anoda atau katoda). Penambahan ini bertujuan untuk meningkatkan konduktivitas ionik, stabilitas struktur, atau kinerja elektrokimia secara keseluruhan. Contoh LTJ yang berpotensi digunakan sebagai aditif dalam baterai Li-ion termasuk Skandium (Sc) dan Yttrium (Y).
- Material Keramik untuk Separator: Beberapa penelitian juga menjajaki penggunaan keramik berbasis LTJ sebagai material separator dalam baterai. Keramik ini berpotensi menawarkan stabilitas termal dan kimia yang lebih baik.
Jenis Baterai yang Menggunakan Unsur Tanah Jarang (Contoh):
- Baterai Nikel-Metal Hidrida (NiMH): Baterai ini secara umum menggunakan paduan logam tanah jarang (misalnya LaNi5) sebagai material penyimpan hidrogen pada elektroda negatifnya.
- Potensi dalam Baterai Lithium-ion (Li-ion): Meskipun saat ini penggunaan LTJ dalam baterai Li-ion belum dominan, penelitian terus berlanjut untuk mengeksplorasi potensi LTJ sebagai aditif untuk meningkatkan kinerja baterai Li-ion yang banyak digunakan dalam kendaraan listrik dan perangkat elektronik portabel.
- Baterai Berbasis Keramik Maju: BRIN (Badan Riset dan Inovasi Nasional) Indonesia juga mengembangkan keramik maju berbasis LTJ sebagai alternatif material baterai fast charging untuk kendaraan listrik.
Keuntungan Potensial Baterai dengan Unsur Tanah Jarang
- Peningkatan Kinerja: LTJ dapat berkontribusi pada kapasitas yang lebih tinggi, siklus hidup yang lebih panjang, dan kemampuan pengisian daya yang lebih cepat.
- Stabilitas Termal dan Kimia: Beberapa senyawa LTJ menawarkan stabilitas yang baik pada suhu tinggi dan lingkungan kimia yang keras dalam baterai.
- Inovasi Material Baru: Penelitian terus membuka potensi penggunaan LTJ dalam pengembangan material elektroda dan komponen baterai generasi mendatang.
Tantangan Penggunaan Unsur Tanah Jarang dalam Baterai:
- Ketersediaan dan Harga: Beberapa LTJ termasuk dalam kategori mineral kritis karena ketersediaannya yang terbatas dan rantai pasokan yang terkonsentrasi. Hal ini dapat mempengaruhi biaya produksi baterai.
- Proses Ekstraksi dan Pengolahan: Ekstraksi dan pemurnian LTJ bisa menjadi proses yang kompleks dan berpotensi menghasilkan dampak lingkungan.
- Penelitian dan Pengembangan Lebih Lanjut: Penggunaan LTJ dalam baterai, terutama di luar aplikasi NiMH, masih memerlukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut untuk komersialisasi yang luas.
Secara keseluruhan, baterai dari unsur tanah jarang menunjukkan potensi untuk meningkatkan kinerja dan inovasi dalam teknologi penyimpanan energi. Meskipun tantangan terkait ketersediaan dan pengolahan perlu diatasi, penelitian berkelanjutan diharapkan dapat membuka jalan bagi pemanfaatan yang lebih luas dari unsur-unsur berharga ini dalam berbagai jenis baterai di masa depan.