Bukan LFP atau Nikel, tapi Tiongkok sedang Mengembangkan Baterai tenaga Nuklir

Beijing – Saat di Indonesia sedang ramai memperbincangkan hasil debat Cawapres (21/1), tentang mana yang lebih berharga, apakah baterai LFP atau Nikel, Tiongkok selaku produsen baterai terbesar di dunia sedang melakukan pengembangan baterai bertenaga nuklir.

Sebuah perusahaan di Tiongkok telah mengembangkan baterai yang diklaim dapat bertahan lebih lama dibandingkan perangkat yang ditenagainya.

Diberi kode BV100, baterai bertenaga nuklir tersebut lebih kecil dari koin dan dapat menyediakan listrik selama 50 tahun tanpa perlu mengisi ulang, demikian menurut Betavolt Technology, sebuah perusahaan rintisan yang berbasis di Beijing, perusahaan di balik produk tersebut.

Baterai prototipe ini memanfaatkan energi yang dilepaskan oleh isotop nuklir dan menggunakan semikonduktor untuk mengubah energi tersebut menjadi tenaga listrik, jelas perusahaan itu.

“Baterai ini dapat memungkinkan perangkat seperti ponsel pintar beroperasi tanpa batas waktu tanpa mengisi ulang atau drone dapat terbang tanpa mendarat,” kata perusahaan itu di situs webnya.

Selain umurnya yang panjang, baterainya juga dikatakan mampu bekerja dengan baik dalam kondisi ekstrim

Tidak seperti baterai tradisional, baterai nuklir ini beroperasi dengan aman dalam kondisi ekstrem, dari suhu 120 hingga minus 60 derajat Celcius (248 hingga minus 76 Fahrenheit), dan tahan terhadap tusukan dan tembakan tanpa terbakar atau meledak,” ungkap Science and Technology Daily dalam sebuah artikel pada 8 Januari.

Selain penggunaan untuk sipil secara umum, baterai semacam itu dapat digunakan dalam aplikasi militer seperti drone yang terus terbang, atau untuk perangkat pemantauan laut dalam yang memerlukan pasokan listrik jangka panjang dalam kondisi ekstrem, demikian menurut pakar industri.

BV100 hanya berukuran 15 x 15 x 5mm (0,59 x 0,59 x 0,2 inci), dengan keluaran daya 100 mikrowatt dan 3 volt. Perusahaan mengatakan pihaknya berencana memproduksi baterai secara massal pada akhir tahun ini dan memperkenalkan versi 1 watt tahun depan.

Prinsip yang mendasari baterai nuklir adalah teknologi isotop, yang pertama kali diusulkan pada tahun 1913 oleh fisikawan Inggris Henry Moseley. Ia menangkap energi dari peluruhan nuklir unsur radioaktif.

Secara ilmiah kinerja baterai ini dapat dijelaskan, tidak seperti fisi atau fusi nuklir, peluruhan nuklir adalah proses spontan di mana isotop memancarkan radiasi, sehingga menghasilkan atom baru yang lebih stabil. Para ilmuwan merangkum isotop-isotop ini, mengubah energi yang dipancarkan menjadi tenaga listrik yang dapat digunakan.

Umur baterai nuklir berkorelasi dengan waktu paruh isotop yang digunakan sebagai sumber energinya.

Misalnya, waktu paruh nitrogen-16 hanya 7,13 detik, sedangkan kalium-40 sekitar 1,3 miliar tahun. BV100 menggunakan nikel-63 sebagai sumber radiasinya, yang memiliki waktu paruh melebihi 100 tahun, sehingga memastikannya tetap beroperasi sepanjang umur 50 tahun.

Isotop yang berbeda memancarkan partikel alfa atau beta dan sinar gamma selama peluruhan. Bahan mentah isotop yang berbeda dapat menghasilkan berbagai cara untuk membuat baterai nuklir.

Misalnya, baterai nuklir pada penjelajah bulan Chang’e-3 Tiongkok, yang diluncurkan pada tahun 2013, menggunakan konverter termoelektrik untuk memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh partikel alfa yang dilepaskan oleh peluruhan plutonium-238 untuk menghasilkan listrik. Penjelajah Curiosity Mars milik NASA juga menggunakan teknologi serupa.

Untuk meningkatkan efisiensi konversi energi, para peneliti di Betavolt mengembangkan semikonduktor berlian kristal tunggal yang unik, menggunakan berlian yang didoping boron sebagai substrat dan metode deposisi uap kimia plasma untuk membuat konverter semikonduktor berlian.

Perusahaan tersebut mengklaim sebagai satu-satunya perusahaan di dunia yang mampu melakukan doping dan memproduksi bahan semikonduktor berlian berskala besar, yang merupakan komponen kunci dalam pembuatan baterai nuklir .

BV100 menggunakan struktur modular, mengapit lapisan nikel-63 setebal 2 mikrometer di antara dua semikonduktor berlian setebal 10 mikrometer, membentuk unit pembangkit listrik. Dengan menghubungkan beberapa modul tersebut, peneliti dapat mengkonfigurasi keluaran daya mulai dari beberapa mikrowatt hingga beberapa watt.

“Efisiensi konversi energi baterai saat ini mencapai 8,8 persen, dengan potensi peningkatan menggunakan sumber radiasi nikel-63 dengan kemurnian lebih tinggi,” terang perusahaan itu di situs webnya.

Selain untuk aplikasi penerbangan, baterai isotop juga digunakan dalam suar navigasi kapal selam, alat pacu jantung, dan kabel laut dalam,” ujar Zhang Shixu, seorang profesor dari Sekolah Sains dan Teknologi Nuklir di Universitas Lanzhou di barat laut Tiongkok.

Namun, Zhang mengatakan bahwa merancang baterai nuklir untuk perangkat elektronik kecil seperti ponsel pintar dan drone merupakan suatu tantangan.

“Kekhawatirannya mencakup keselamatan dan pengendalian nuklir, proteksi radiasi yang membatasi kinerja baterai, serta kerusakan radiasi pada semikonduktor dari sinar gamma yang menyertai radiasi beta pada baterai betavoltaik,” katanya.

CityLabs, sebuah perusahaan di Amerika Serikat, telah mengembangkan baterai betavoltaik menggunakan isotop tritium sejak tahun 2010. Baterai nuklirnya tidak tersedia secara luas bagi konsumen dan hanya memasok listrik untuk perangkat berdaya rendah dalam rentang nanowatt hingga mikrowatt dan dapat diperluas hingga miliwatt. .

“Tritium lebih aman karena radiasinya mudah dihalangi. Beberapa alat pacu jantung juga menggunakan tritium sebagai sumber radiasi. Kalaupun bocor, bisa dengan cepat dikeluarkan dari tubuh melalui metabolisme manusia. Sebagai perbandingan, nikel-63, yang digunakan pada BV100, memancarkan radiasi yang lebih kuat,” jelas Zhang.

Dilansir dari South China Morning Post, umur baterai nuklir yang panjang juga menimbulkan kekhawatiran akan dampak daur ulang.

“Saat ini, kasus penggunaan utama seperti ruang angkasa dan alat pacu jantung tidak memerlukan daur ulang, namun hal ini menjadi pertimbangan untuk aplikasi seperti suar laut dalam kutub,” kata Zhang.

“Kami berencana untuk mencatat dan mendaur ulang setiap baterai setelah kami mulai menjual produk. Nikel-63 juga terurai menjadi tembaga-63 non-radioaktif, sehingga tidak menimbulkan ancaman polusi,” kata seorang peneliti Betavolt.

“Mengintegrasikan baterai multi-tahap sering kali menyebabkan hilangnya efisiensi, yang merupakan bidang penelitian utama bagi para ilmuwan,” kata Zhang.

Zhang menambahkan bahwa mendapatkan isotop mahal yang sebagian besar melalui impor sangat penting untuk pembuatan baterai nuklir. (*/tje)