Baterai solid state – apa itu dan bagaimana hubungannya dengan mobil?

Teknisimobil.com – Salam Teknisi Mobil Indonesia, apa kabar kalian semua hari ini? Semoga semua baik-baik saja dan tetap semangat menjalani aktivitas sepanjang hari ini pada bengkelnya masing-masing. Bahasan singkat kita kali ini adalah tentang Baterai solid state – apa itu dan bagaimana hubungannya dengan mobil? Berikut bahasan selengkapnya.

Baterai solid state – apa itu dan bagaimana hubungannya dengan mobil?

Baterai solid state

Mobil listrik terus meningkat dalam hal jangkauan, kinerja, dan waktu pengisian. Akan tetapi masih banyak ruang untuk perbaikan dalam berbagai kelemahan mobil listrik tersebut. Meskipun jumlah mobil hybrid kemungkinan besar akan meningkat pesat, kendaraan listrik sepenuhnya belum siap menyalip mesin pembakaran internal.

Itu karena sebagian besar EV dan hybrid mengandalkan motor listrik yang ditenagai oleh baterai lithium-ion, menggunakan teknologi yang sama dengan yang digunakan pada ponsel cerdas dan laptop. Pada dasarnya merupakan evolusi pada baterai kimia, baterai lithium-ion bekerja dengan baik di EV, tetapi ada solusi yang lebih baik.

Penggunaan elektrolit cair dalam baterai lithium-ion memiliki beberapa kelemahan. Kapasitas dan kemampuan untuk mengirimkan muatan puncak menurun seiring waktu. Selain itu, baterai lithium-ion juga mengeluarkan banyak panas, sehingga membutuhkan sistem pendingin yang berat untuk diintegrasikan ke dalam desainnya. Dan berkat cairan yang mudah terbakar yang dikandungnya, baterai lithium-ion dapat terbakar atau bahkan meledak jika rusak dalam suatu kecelakaan.

Selama beberapa tahun terakhir, pembuat mobil mulai menyebut baterai solid state sebagai terobosan EV berikutnya, biasanya mengutip performa dan jangkauan yang luar biasa pada saat bersamaan. Jadi, apa yang membuat teknologi baterai solid-state begitu baik untuk EV, bagaimana cara kerjanya?

Apa itu baterai solid-state?

Sederhananya, baterai solid-state menggunakan elektrolit padat sebagai lawan dari cairan atau gel polimer yang ditemukan dalam baterai lithium-ion saat ini, dan dapat berupa keramik, kaca, sulfit, atau polimer padat.

Selain elektrolit padat, baterai solid-state berfungsi seperti baterai lithium-ion, karena mengandung elektroda (katoda dan anoda) yang dipisahkan oleh elektrolit yang memungkinkan ion bermuatan melewatinya.

Bagaimana cara kerja baterai solid state?

Mirip dengan baterai biasa. Aliran ion memicu reaksi kimia antara bahan baterai yang disebut ‘Redoks’ di mana, saat pemakaian daya, oksidasi terjadi di anoda untuk membuat senyawa dengan elektron bebas, yang menghantarkan energi listrik, dan reduksi di katoda yang melihat senyawa mendapatkan elektron dan dengan demikian menyimpan daya. Ketika baterai diisi, prosesnya dibalik.

Sama seperti baterai lithium-ion, ketika mengalirkan daya dalam baterai solid-state, alias pemakaian, ion bermuatan positif berjalan melalui elektrolit dari elektroda negatif (anoda) ke elektroda positif (katoda). Hal ini menyebabkan terbentuknya muatan positif di katoda yang menarik elektron dari anoda. Tetapi karena elektron tidak dapat melakukan perjalanan melalui elektrolit, mereka harus melakukan perjalanan melintasi sirkuit dan dengan demikian mengirimkan daya ke apa pun yang terhubung dengannya.

Selama pengisian, yang sebaliknya terjadi dengan ion yang mengalir ke anoda membangun muatan yang melihat elektron ditarik ke sana melintasi rangkaian dari katoda. Ketika tidak ada lagi ion yang mengalir ke elektroda negatif, baterai dianggap terisi penuh.

Baterai solid-state telah ada selama beberapa waktu, tetapi hanya digunakan untuk perangkat elektronik kecil seperti tag RFID dan alat pacu jantung dan dalam kondisi saat ini tidak dapat diisi ulang. Dengan demikian, pekerjaan sedang dilakukan untuk memungkinkan mereka memberi daya pada perangkat yang lebih besar dan diisi ulang.

Apa yang membuat baterai solid-state menjadi hal besar berikutnya?

Berkat elektrolit padat yang memiliki footprint lebih kecil, baterai solid-state menjanjikan sekitar dua hingga sepuluh kali kepadatan energi baterai lithium-ion dengan ukuran yang sama. Artinya, baterai lebih bertenaga tanpa ruang ekstra, atau paket baterai yang lebih ringkas tanpa mengorbankan daya. Itu berarti mobil listrik bertenaga dan jarak tempuh lebih jauh atau EV yang lebih kompak dan lebih ringan. Mereka juga diharapkan mengisi daya lebih cepat.

Efisiensi dan kepadatan energi yang lebih baik berarti baterai solid-state tidak memerlukan komponen pendingin dan kontrol seperti baterai lithium-ion, dan itu berarti footprint keseluruhan yang lebih kecil bersama dengan lebih banyak kebebasan sasis dan bobot yang lebih sedikit. Tidak mengherankan jika kondisi solid paling banyak dikutip oleh produsen mobil performa; Bentley melihat teknologi sebagai cara utama untuk membuat elektrifikasi bekerja untuk mereka.

Keamanan adalah keuntungan lain yang ditawarkan baterai solid-state. Reaksi eksotermik dalam baterai lithium-ion dapat menyebabkan baterai menjadi panas, mengembang, dan berpotensi pecah, menumpahkan cairan elektrolit yang mudah terbakar dan berbahaya; dalam beberapa kasus hal ini menyebabkan ledakan kecil. Memiliki elektrolit padat secara efektif mengatasi masalah ini.

Terakhir, penggunaan elektrolit solid-state berarti baterai dapat menahan lebih banyak siklus pengosongan dan pengisian daripada baterai lithium-ion, karena tidak harus mengalami korosi elektroda yang disebabkan oleh bahan kimia dalam elektrolit cair atau penumpukan lapisan padat. dalam elektrolit yang merusak masa pakai baterai. Baterai solid-state dapat diisi ulang hingga tujuh kali lebih banyak, memberi mereka potensi umur sepuluh tahun dibandingkan dengan beberapa tahun baterai lithium-ion diharapkan bertahan secara efektif.

Kekurangan

Anda mungkin bertanya-tanya mengapa baterai solid-state tidak digunakan di EV karena dianggap sebagai obat mujarab untuk masalah baterai lithium-ion. Tetapi tantangan dengan baterai solid-state adalah pembuatannya sangat sulit dalam skala besar.

Tidak hanya saat ini terlalu mahal untuk didorong ke penggunaan komersial, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk membuatnya siap untuk penggunaan pasar massal, terutama di EV.

Saat ini, masih ada kebutuhan untuk menemukan komposisi atom dan kimia yang tepat untuk elektrolit padat yang memiliki konduktivitas ionik yang tepat untuk menghasilkan daya yang cukup untuk motor EV.

Itulah mengapa kami mengawali keunggulan baterai solid-state dengan kata ‘bisa’ karena mereka belum membuktikan diri di dunia nyata dalam gadget konsumen, apalagi mobil listrik.

Mendapatkan elektrolit padat yang tepat sangat penting karena ini merupakan pendahulu untuk memungkinkan penggunaan anoda litium, yang dapat menghasilkan lebih banyak ion litium dan dengan demikian lebih banyak energi. Elektroda solid-state dianggap sebagai solusi untuk masalah kerusakan struktur seperti jarum yang disebut dendrit yang terbentuk pada anoda saat diisi daya.

Mengisi daya di depan

Terlepas dari tantangan-tantangan ini, daya pikat baterai solid-state jelas kuat, karena Toyota, Honda, dan Nissan bekerja sama untuk membuat konsorsium Libtec untuk mengembangkan baterai solid-state, dengan yang pertama diduga akan mengungkap mobil bertenaga baterai solid-state di Olimpiade Tokyo tahun ini.

Dan ada lembaga akademis, pembuat baterai, dan spesialis material yang mempelajari bagaimana baterai solid-state dapat dikembangkan menjadi sumber daya generasi mendatang untuk penggunaan massal. Tidak ada kekurangan sensasi dan minat pada baterai solid-state.

Namun, Toyota tidak berharap untuk mengelola produksi massal baterai solid-state hingga pertengahan dekade ini. Dan pembuat mobil lain seperti Volkswagen tidak berharap memiliki baterai solid-state yang siap digunakan mobil hingga setidaknya tahun 2025.

IBM dan Daimler bekerja sama untuk lebih memahami teknologi baterai. ‘Kita perlu menemukan bahan kimia yang berbeda secara fundamental untuk menciptakan baterai masa depan,’ Katie Pizzolato, direktur penelitian aplikasi di IBM, mengatakan. ‘Komputasi kuantum memungkinkan kita mengintip secara efektif ke dalam reaksi kimia baterai, untuk lebih memahami bahan dan reaksi yang akan memberikan baterai yang lebih baik kepada dunia.’

Pembuat mesin vakum dan teknologi penghembus udara lainnya, Dyson, telah merencanakan untuk membuat mobil listrik bertenaga baterai solid-state pada tahun 2021. Namun rencana mobilnya dihentikan pada musim gugur lalu, meskipun bertujuan untuk tetap mengerjakan teknologi baterai.

Fisker Inc, reinkarnasi dari Fisker Automotive yang runtuh, sebelumnya menyatakan ambisi tinggi untuk memiliki mobil yang menggunakan baterai solid-state yang siap untuk tahun 2020. Namun di Consumer Electronics Show tahun ini, mereka hanya memamerkan Ocean SUV, yang bertenaga dengan baterai lithium-ion; tidak ada kabar tentang pengaturan baterai solid-state.

Jadi, meskipun ada banyak aktivitas seputar pengembangan baterai solid-state, sangat tidak mungkin Anda akan melihat EV yang diberdayakan olehnya dalam waktu dekat.

Korsleting

Sebagai salah satu pembuat baterai lithium-ion terbesar di dunia, Panasonic memiliki keunggulan dalam permainan baterai tersebut. Namun demikian, baterai solid-state diperkirakan masih sepuluh tahun lagi untuk digunakan secara komersial.

Itu memiliki Gigafactory Tesla bersama dan memasok baterai untuk mobil Tesla, dan memperhitungkan peningkatan baterai EV dalam jangka pendek akan datang dari pengembangan lebih lanjut baterai lithium-ion.

Alih-alih menempuh jalur solid-state, Tesla berupaya meningkatkan kinerja baterai lithium-ion, dengan itu tahun lalu menggembar-gemborkan kimia baru yang dapat memberi daya pada EV selama lebih dari satu juta kilometer.

Mengingat peningkatan pada baterai lithium-ion dan jangkauan yang dapat diekstraksi darinya, serta bagaimana baterai tersebut sudah diproduksi secara massal, kecil kemungkinan kita akan melihatnya dikeluarkan oleh baterai solid-state dalam waktu dekat.

Tapi baterai solid state memang terlihat seperti sumber daya masa depan untuk mobil listrik, jalan menuju mereka mungkin lebih lama dari yang diperkirakan.

Artikel ini pertama kali tayang di carmagazine.co.uk.

No Comments

Leave a Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *


Translate »