Perkembangan Superkapasitor serta Aplikasi yang dapat meningkatkan penyimpanan listrik

Industri elektronika daya telah mengalami peningkatan karena tren elektrifikasi merambah dominan industri yang lebih luas dan memerlukan kebutuhan perangkat elektronika daya berteknologi tinggi. 

Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan yang nyata dalam kebutuhan akan solusi untuk penyimpanan listrik yang canggih, yang dipicu oleh pentingnya penyimpanan yang lebih cepat, manajemen daya yang efisien, dan pengoptimalan energi.

Industri elektronika daya yang didorong oleh aplikasi telah memainkan peran penting dalam pengembangan solusi penyimpanan listrik, seperti kapasitor. 

Efektivitas waktu relatif dalam pengisian kapasitor telah mendorong penerapannya di banyak perangkat untuk penyimpanan daya, untuk penjelasan superkapasitor secara lengkan bisa baca di sini

Namun, masih ada potensi untuk meningkatkan kemampuan penyimpanan listrik dari kapasitor, yang pada gilirannya telah mendorong pengembangan superkapasitor - juga dikenal sebagai ultrakapasitor atau kapasitor elektrokimia (EC).

Penyimpanan Daya yang Efisien Memicu Munculnya Superkapasitor

Ketika perkembangan industri mulai berputar di sekitar tren elektrifikasi, inovasi dalam desain superkapasitor.

General Electric, melakukan eksperimen yang didedikasikan untuk peningkatan desain pada superkapasitor, dalam upaya untuk memanfaatkan permintaan superkapasitor yang terus meningkat di industri sebagai pendukung utama elektrifikasi. 

NEC Corporation adalah salah satu perusahaan pertama yang secara komersial memperkenalkan superkapasitor ke dunia; Standard Oil Company of Ohio (SOHIO) terutama dikaitkan dengan penemuan ini.

Pasca kemunculan superkonduktor sebagai solusi penyimpanan energi yang lebih efisien, popularitas teknologi EC melonjak seketika. 

Desain superkapasitor telah maju melalui beberapa generasi sejak peluncuran komersial pertama. Organisasi penelitian dan perusahaan terkemuka di industri elektronika daya masih berfokus pada inovasi seputar metode dan bahan manufaktur untuk lebih meningkatkan efisiensi biaya dan kinerja superkapasitor.

Lembaga Penelitian Menemukan Prosedur Manufaktur Inovatif untuk Superkapasitor

Meskipun karakteristik operasional superkapasitor sangat baik, produsen masih berjuang untuk mengendalikan biaya produksi yang tinggi, dan kemampuan penyimpanan energi superkapasitor yang lebih rendah, dibandingkan dengan baterai. 

Juga ada kekhawatiran terkait daya tahan apropos superkapasitor telah membatasi adopsi dalam aplikasi industri sampai batas tertentu. 

Menanggapi kekhawatiran ini, perusahaan manufaktur superkapasitor telah banyak berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan (R&D) untuk merancang versi superkapasitor yang lebih unggul.

Beberapa inovasi berbasis riset yang membentuk pasar superkapasitor dalam lima tahun terakhir adalah,

Pada Februari 2013, para peneliti di University of California, Los Angeles menemukan terobosan dan metode fabrikasi hemat biaya untuk memproduksi superkapasitor skala mikro dengan menggunakan pembakar DVD LightScribe kelas konsumen. 

Mikro-superkapasitor ini terdiri dari lapisan karbon grafit setebal satu atom dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam perangkat elektronik mini. 

Dengan menggunakan lembaran graphene dua dimensi yang dikombinasikan dengan teknik fabrikasi baru, para peneliti dapat mengurangi biaya produksi secara signifikan dan memperluas cakupan aplikasi untuk superkapasitor.

Pada Juli 2013, para peneliti dari Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan (UNIST) mengembangkan metode inovatif untuk memproduksi secara massal graphene nano-ball (MGB) mesopori 3 dimensi yang dapat digunakan dalam pembuatan superkapasitor. 

Para peneliti memproyeksikan bahwa sifat-sifat graphene mesopori akan meningkatkan skalabilitas, kualitas, dan efisiensi biaya superkapasitor, memperluas cakupan aplikasi dalam kendaraan listrik.

Pada bulan Agustus 2014, para insinyur di Monash University di Australia mengembangkan metode metode baru untuk memproduksi graphene di dalam superkapasitor untuk meningkatkan kepadatan energinya 10 kali lebih banyak daripada perangkat komersial. 

Para insinyur menciptakan bahan graphene makroskopik melalui proses yang mirip dengan metode pembuatan kertas tradisional. 

Selain itu, superkapasitor dengan mengurangi bahan kimia berbasis larutan – grafit oksida dalam graphene, para insinyur dapat membuka jalan baru untuk komersialisasi graphene dan superkapasitor 10x lebih padat energi.

Sekelompok peneliti di Korea Selatan menemukan bahan alternatif yang luar biasa inovatif namun sangat cocok untuk elektroda superkapasitor pada Agustus 2014. 

Mereka menemukan cara untuk menggunakan filter rokok di superkapasitor, yang dapat diubah menjadi bahan berbasis karbon berkinerja tinggi dengan daya tinggi. 

kepadatan Para peneliti berhasil menggunakan filter rokok bekas untuk menyimpan lebih banyak energi listrik daripada karbon yang tersedia secara komersial.

Fokus pada Pengembangan Material Superkapasitor 

Pergerakan menuju pengembangan material berkinerja tinggi telah mendapatkan kejelasan yang luar biasa di antara produsen superkapasitor, dengan permintaan superkapasitor yang terus meningkat di berbagai aplikasi industri, seperti elektronik konsumen yang dapat dipakai dan kendaraan listrik.

Meskipun graphene tetap menjadi salah satu bahan yang tepat untuk superkapasitor, kegiatan penelitian terus melakukan riset sebagai transformasi signifikan dalam lanskap pasar superkapasitor.

Sekelompok ahli kimia dari Institut Van't Hoff untuk Ilmu Molekuler Universitas Amsterdam menemukan bahan baru untuk superkapasitor saat melakukan eksperimen untuk proyek sel bahan bakar nya. 

Para peneliti menemukan bahwa bahan superkapasitor berpori tinggi berbiaya rendah, ringan, dan tidak beracun, dan dapat digunakan dalam aplikasi komersial potensial superkapasitor, seperti transportasi, elektronik, dan perangkat penyimpanan energi.

Kelompok ilmuwan lain di UC Santa Cruz dan Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) menggunakan graphene cetak 3D ultracepat untuk mengurangi ketebalan dalam orde milimeter dan meningkatkan karakteristik kinerja superkapasitor termasuk rapat daya dan retensi kapasitansi.

Superkapasitor yang dapat dilipat dibuat dari kertas biasa oleh para insinyur dari Georgia Tech dan Universitas Korea yang dapat menyimpan lebih banyak energi lebih lama, terutama pada produk elektronik yang dapat dipakai karena fleksibel. 

Para ilmuwan, insinyur, dan peneliti di seluruh dunia terutama berfokus pada penyeimbangan kerapatan daya dan kerapatan energi superkapasitor untuk menghindari hilangnya daya sekaligus.

Perkembangan dan inovasi terbaru dalam bahan yang digunakan dalam pembuatan superkapasitor terutama berpusat pada pengurangan kemungkinan pelepasan muatan sendiri atau korsleting. 

Tujuannya untuk memanfaatkan berbagai karakteristik kinerja kapasitor semu dan kapasitor hibrida, yang dapat mencerminkan kepadatan energi yang lebih tinggi daripada jenis superkapasitor lainnya.

Sementara permintaan kapasitor lapis ganda listrik tetap tertinggi di pasar superkapasitor, kapasitor hibrida terdapat peningkatan permintaan di berbagai aplikasi industri yaitu.

Industri Otomotif – Area Potensi Pertumbuhan Utama untuk Produsen Superkapasitor

Sektor otomotif adalah area potensial pertumbuhan tinggi bagi produsen perangkat penyimpanan energi berkualitas tinggi, seperti superkapasitor.

Pada tahun 2013, aplikasi otomotif superkapasitor menyumbang kurang dari 1/5 dari pangsa pendapatan pasar superkapasitor. 

Namun, dengan perkembangan terakhir dalam industri otomotif, mobil telah menjadi salah satu aplikasi superkapasitor yang paling penting.

Dengan produsen otomotif yang berfokus pada pengurangan ketergantungan pada industri minyak, dan badan pengatur memberlakukan peraturan lingkungan yang ketat, prospek pertumbuhan kendaraan listrik diperkirakan akan menjanjikan. 

Hal ini menyebabkan produsen superkapasitor melihat peluang yang menguntungkan di industri otomotif yang berkembang pesat.

Mengembangkan superkapasitor yang cocok untuk kendaraan listrik atau kendaraan listrik hibrida adalah salah satu strategi bisnis terpenting perusahaan manufaktur superkapasitor. 

Di sisi lain, produsen otomotif juga berlomba untuk meluncurkan kendaraan listrik paling efisien, yang berfokus untuk sistem penyimpanan energi berkualitas tinggi. 

Hal ini pada akhirnya tercermin dalam ruang lingkup yang terus berkembang untuk inovasi superkapasitor dalam industri otomotif yang berkembang pesat.

Pada Februari 2019, Tesla Inc. – raksasa global di industri otomotif dan energi – mengumumkan telah mengakuisisi Maxwell Technologies Inc. – perusahaan teknologi baterai terkemuka – dengan nilai sekitar US$ 218 juta. 

Perusahaan bertujuan untuk memanfaatkan peluang yang menguntungkan untuk kendaraan listrik, dan dengan akuisisi ini, berencana untuk menambah keahlian di bidang superkapasitor yang dapat mempercepat kemampuan pengisian mobil listrik.

Pada Mei 2018, Rolls-Royce – pembuat mobil mewah terkemuka di dunia – menandatangani perjanjian kerjasama dengan Superdielectrics Ltd – perusahaan rintisan teknologi yang berbasis di Inggris, mengeksplorasi potensi superkapasitor dan menciptakan penyimpanan energi tinggi yang canggih.

Dengan kemitraan ini, Roll-Royce bertujuan untuk menggabungkan keahliannya dalam ilmu material dengan polimer hidrofilik Superdielektrik untuk mengembangkan aplikasi baterai superkapasitor kelas dunia.

Lamborghini adalah pembuat mobil terkemuka lainnya yang bergabung dengan perusahaan mobil yang berencana untuk memanfaatkan karakteristik luar biasa superkapasitor selama elektrifikasi industri otomotif. 

Chief technical officer perusahaan baru-baru ini menyatakan bahwa perusahaan sebelumnya telah menggunakan superkapasitor di Lamborghini Aventador untuk baterai starter. 

Para ahli memperkirakan bahwa penerus Aventador mungkin menggunakan superkapasitor yang identik.

Industri otomotif yang terus berkembang telah menciptakan lingkungan persaingan yang sangat menarik bagi produsen superkapasitor. 

Pencarian untuk kemajuan konstan dalam kinerja superkapasitor kemungkinan akan memicu beberapa inovasi inovatif di pasar superkapasitor di tahun-tahun mendatang.

Peran Superkapasitor dalam Prospek Industri Elektronika dan Energi 

Industri otomotif dan transportasi diperkirakan akan menyumbang lebih dari sepertiga pangsa pendapatan pasar superkapasitor dalam dekade mendatang. 

Terlepas dari masa depan yang gemilang bagi superkapasitor di industri otomotif zaman baru, industri elektronik konsumen dan energi & tenaga kemungkinan akan memegang bagian terbesar dalam pengembangan pasar superkapasitor.

Superkapasitor disebut-sebut berperan penting setiap produk elektronik yang bekerja pada baterai atau sistem penyimpanan energi. 

Di tahun-tahun mendatang, superkapasitor kemungkinan akan mendapatkan permintaan di mana-mana di berbagai vertikal industri. 

Masa depan pasar superkapasitor kemungkinan akan menjadikan kemunculan EC yang akan menggerakkan masa depan produk elektronik konsumen dan perangkat yang dapat dikenakan di masa depan. 

Superkapasitor surya juga merupakan sesuatu dari masa depan, yang diharapkan memiliki potensi penjualan yang besar di lanskap sensor yang dapat dikenakan, terutama di perangkat kesehatan yang dapat dikenakan.

Kegiatan penelitian dan pengembangan yang sedang berlangsung di industri elektronika daya terus mengisyaratkan superkapasitor menggantikan baterai dalam waktu dekat. 

Dengan meningkatnya aplikasi superkapasitor di berbagai sektor industri, seperti elektronik, energi & listrik, militer & pertahanan, dan dirgantara, pasar global untuk superkapasitor diperkirakan akan melampaui US$ 5,5 miliar pada tahun 2028. 

Tingkat pertumbuhan eksponensial pasar superkapasitor adalah diharapkan dapat memperkuat peluang yang menguntungkan bagi peneliti, produsen, dan pemangku kepentingan lainnya.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini