Kendaraan Listrik: Transformasi dengan Teknologi Baterai Solid-State

Home » Kendaraan Listrik » Kendaraan Listrik: Transformasi dengan Teknologi Baterai Solid-State

Kendaraan Listrik: Transformasi dengan Teknologi Baterai Solid-State

*Ilustrasi Gambar Mobil Listrik dan Baterai. Sumber: freepik.com*

Baterai solid-state diprediksi mampu mengurangi jejak karbon dari baterai kendaraan listrik hingga 29%.
Selain lebih ramah lingkungan, baterai ini juga menawarkan sejumlah keunggulan, seperti risiko kebakaran yang lebih rendah, umur pakai lebih panjang, pengisian daya yang lebih cepat, serta kepadatan energi yang lebih tinggi.
Saat ini, sejumlah perusahaan global tengah berlomba mengembangkan teknologi baterai solid-state, di antaranya Chery dari Tiongkok, Nissan Motor dari Jepang, dan QuantumScape dari Amerika Serikat.

Baterai merupakan salah satu komponen terpenting dalam kendaraan listrik. Komponen ini berfungsi sebagai unit penyimpanan dan pemasok energi, menggantikan peran mesin pembakaran pada kendaraan konvensional. Selain itu, baterai juga menentukan jangkauan, performa, serta waktu pengisian daya kendaraan listrik.
Namun, penggunaan baterai pada kendaraan listrik tidak lepas dari dampak lingkungan. Hal ini terutama disebabkan oleh penggunaan bahan baku seperti lithium dan kobalt, yang berpotensi menimbulkan kerusakan lingkungan, seperti pencemaran tanah dan air, serta penghancuran habitat alami.

Apa itu Baterai Solid-State?

*Ilustrasi Gambar Perbandingan Baterai Lithium-ion dengan Baterai Solid-state. Sumber: www.everythingpe.com*

Baterai solid-state adalah jenis baterai yang menggunakan elektrolit padat sebagai pengganti elektrolit cair atau gel yang biasa digunakan pada baterai lithium-ion konvensional. Teknologi ini dinilai lebih unggul karena memiliki konduktivitas ionik yang tinggi, kepadatan energi yang lebih besar, serta risiko kebocoran dan kebakaran yang jauh lebih rendah. Bahkan, teknologi ini diprediksi mampu mengurangi jejak karbon dari baterai kendaraan listrik hingga 29%.

Tidak seperti baterai lithium-ion yang menggunakan cairan sebagai media migrasi ion lithium, baterai solid-state menggunakan bahan padat seperti senyawa berbasis litium atau natrium yang berperan sebagai elektrolit padat. Elektrolit padat ini memungkinkan ion bermigrasi antar elektroda dalam kondisi yang lebih stabil dan aman.

Ada tiga jenis utama bahan elektrolit padat dalam baterai solid-state:

Bahan anorganik, seperti kristal dan amorf anorganik. Jenis ini memiliki konduktivitas ionik tinggi, stabilitas kimia dan termal, serta modulus elastisitas tinggi, sehingga cocok digunakan dalam lingkungan ekstrem.
Polimer padat, seperti polyethylene oxide (PEO). Meskipun konduktivitas ioniknya lebih rendah, polimer padat menawarkan fleksibilitas tinggi, kemudahan dalam manufaktur, serta stabilitas elektrokimia yang baik ketika digabungkan dengan elektroda.
Elektrolit komposit, yaitu gabungan antara bahan anorganik dan polimer. Kombinasi ini bertujuan untuk menggabungkan keunggulan keduanya, menciptakan elektrolit dengan konduktivitas tinggi sekaligus fleksibel.

Dalam baterai solid-state, elektrolit padat juga berfungsi sebagai media pembawa ion lithium antara elektroda.

Kelebihan Baterai Solid-State

Tidak hanya lebih ramah lingkungan, baterai solid-state juga memiliki berbagai keunggulan dibandingkan baterai lithium-ion yang umum digunakan saat ini. Berikut beberapa kelebihannya:

Risiko Kebakaran Lebih Rendah

Salah satu penyebab utama kebakaran pada baterai kendaraan listrik adalah penggunaan elektrolit cair yang mudah terbakar, seperti pada baterai lithium-ion. Baterai solid-state menggunakan elektrolit padat, sehingga risiko kebakaran akibat suhu tinggi atau korsleting jauh lebih kecil. Hal ini membuatnya lebih aman dan stabil, terutama saat beroperasi dalam kondisi ekstrem.

Umur Pakai Lebih Panjang

Baterai solid-state diperkirakan memiliki umur pakai yang lebih lama dibandingkan baterai lithium-ion. Elektrolit padat yang digunakan tidak mudah mengalami degradasi kimia, sehingga mampu mempertahankan kapasitas energi dalam jangka waktu lebih panjang dan tahan terhadap siklus pengisian ulang.

Pengisian Daya Lebih Cepat

Dalam kondisi optimal dan menggunakan fasilitas fast charging, baterai lithium-ion umumnya membutuhkan waktu sekitar 30 hingga 60 menit untuk mengisi daya dari 0% hingga 80%. Sementara itu, baterai solid-state mampu mengisi daya dalam waktu yang lebih singkat, yakni hanya sekitar 15 hingga 20 menit saja. Kecepatan ini dimungkinkan karena konduktivitas ionik elektrolit padat yang lebih tinggi, sehingga ion dapat berpindah lebih cepat selama proses pengisian.

Kepadatan Energi Lebih Tinggi

Salah satu keunggulan utama baterai solid-state adalah kemampuannya dalam menyimpan lebih banyak energi dalam volume yang sama dibandingkan baterai lithium-ion. Artinya, kendaraan listrik yang menggunakan baterai ini dapat menempuh jarak lebih jauh tanpa perlu memperbesar ukuran baterai.

Dengan berbagai keunggulan tersebut, baterai solid-state berpotensi menjadi solusi utama dalam pengembangan kendaraan listrik di masa depan.

Meski demikian, tantangan utama dari baterai solid-state masih terletak pada biaya produksi yang tinggi, kompleksitas proses manufaktur, serta keterbatasan ketersediaan material. Oleh karena itu, hingga kini, teknologi ini masih berada dalam tahap pengembangan sebelum dapat diterapkan secara luas dalam skala industri.

Perusahaan yang Mengembangkan Baterai Solid-State

Beberapa perusahaan global saat ini tengah berlomba mengembangkan teknologi baterai solid state, di antaranya, yaitu :

1. Chery (Tiongkok)
Perusahaan Chery di Provinsi Anhui mengklaim sebagai perusahaan pertama di dunia yang memproduksi baterai solid-state berkapasitas 1 GWh. Pengembangan baterai ini dimulai sejak 2024, dan lini produksinya diperkirakan mulai berjalan pada awal 2025. Chery bekerja sama dengan Anhui Anwa New Energy Co., Ltd. dan Wuhu Economic and Technological Development Zone, serta menyiapkan kawasan industri baterai seluas 100.000 meter persegi. Langkah ini menunjukkan ambisi Tiongkok untuk tetap memimpin pasar kendaraan listrik global.

2. Toyota (Jepang)
Toyota merupakan salah satu pelopor dalam pengembangan baterai solid-state yang telah dimulai sejak 2006, dengan fokus pada teknologi berbasis sulfida. Hingga kini, Toyota memiliki lebih dari 1.300 paten, mencakup struktur baterai, aplikasi material, dan proses manufaktur. Berdasarkan data, perusahaan ini memegang jumlah paten baterai solid-state terbanyak di dunia. Toyota menargetkan produksi komersial akan dimulai antara tahun 2026 dan 2027, dengan pusat pengembangan berada di Tokyo, Jepang.

3. Nissan Motor (Jepang)
Nissan berencana memproduksi baterai solid-state dalam skala besar mulai 2029. Sebagai tahap awal, perusahaan ini akan mengembangkan prototipe di pabrik Yokohama, Tokyo, pada Maret 2025. Nissan menargetkan kapasitas produksi mencapai 100 megawatt-jam per tahun pada April 2028, dengan melibatkan 100 tenaga kerja.

4. QuantumScape (Amerika Serikat)
QuantumScape, perusahaan teknologi energi asal Amerika Serikat, fokus mengembangkan baterai lithium-metal solid-state generasi baru. Baterai ini diklaim memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi, pengisian daya yang lebih cepat, serta tingkat keamanan yang lebih baik. QuantumScape bermitra dengan PowerCo, anak perusahaan Volkswagen, untuk mengintegrasikan teknologi baterai ini ke dalam kendaraan listrik masa depan.obil produksi massal. Jika uji coba berhasil, peluncuran komersial perdana ditargetkan pada 2026.

Mobil Listrik yang Menggunakan Baterai Solid-State

*Gambar Mobil Listrik IM L6. Sumber: carnewschina.com*

Meskipun sebagian besar masih dalam tahap pengembangan, beberapa produsen mobil telah mulai menggunakan baterai semi solid-state dalam kendaraan mereka. IM Motors, perusahaan patungan antara SAIC Motor, Alibaba Group, dan Zhangjiang Hi-Tech, memperkenalkan mobil listrik IM L6 pada ajang Geneva Motor Show 2024. Mobil ini diklaim sebagai kendaraan listrik produksi massal pertama yang menggunakan baterai solid-state dengan kemampuan pengisian daya ultra cepat. Baterainya memiliki konduktivitas ionik tinggi serta ketahanan terhadap suhu tinggi, sehingga lebih aman dan cepat dalam proses pengisian. Jarak tempuhnya mencapai 1.000 km berdasarkan standar CLTC (China Light Duty Vehicle Test Cycle).