Energi

Baterai Berstruktur Sarang Lebah Berpotensi Menyaingi Baterai Elektrolit Padat

mm
Diterbitkan
Diperbarui
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Pengungkapan: Securities.io dapat menerima kompensasi saat Anda memakai tautan ke produk yang kami ulas. Hal ini tidak memengaruhi penilaian editorial kami. Kami bukan penasihat investasi terdaftar; ini bukan saran investasi. Baca pengungkapan afiliasi kami.

Baterai untuk Elektrifikasi Dunia

Baterai mendukung kendaraan listrik, drone, dan banyak perangkat lain. Sejumlah konsep futuristik juga membutuhkannya, tetapi maglev, Hyperloop, dan pelontar elektromagnetik untuk antariksa tidak otomatis merupakan aplikasi komersial baterai yang sudah matang.

Penyimpanan baterai dapat membantu menyeimbangkan listrik surya saat malam dan listrik angin ketika produksi menurun. Kebutuhan penyimpanan jangka panjang juga dapat memerlukan teknologi lain.

Sumber: Statista

Untuk saat ini, teknologi baterai didominasi oleh teknologi lithium-ion, sebuah penemuan yang begitu penting sehingga memenangkan Hadiah Nobel Kimia pada tahun 2019 (Anda dapat membaca lebih lanjut tentang sejarah penemuannya dalam artikel khusus kami).

Baterai litium-ion dapat terdegradasi melalui beberapa mekanisme. Dalam kondisi tertentu, pelapisan litium dan pertumbuhan struktur menyerupai dendrit dapat menyebabkan hubungan pendek. Hal ini bukan berarti semua baterai litium-ion selalu menumbuhkan dendrit pada setiap siklus. Elektrolit organik yang mudah terbakar dapat memperbesar risiko jika sel rusak atau mengalami pelarian termal.

Baterai LFP menggunakan katode litium besi fosfat. Kimia ini umumnya memiliki kestabilan termal yang baik, tetapi tidak bebas dari seluruh risiko atau degradasi.

Sumber: Nobel Prize

Alternatifnya mencakup natrium-ion dan baterai elektrolit padat. Baterai solid-state tetap menggunakan elektrolit, tetapi dalam bentuk padat, bukan tanpa elektrolit sama sekali.

CATL mengumumkan beberapa teknologi berbeda: Shenxing PLUS untuk kendaraan dan TENER untuk penyimpanan stasioner. Klaim tanpa degradasi pada lima tahun pertama berlaku pada TENER dalam kondisi yang dinyatakan perusahaan, bukan bukti bahwa semua produk sarang lebah telah beroperasi lima tahun tanpa penurunan.

Peningkatan struktur dan bahan dapat menaikkan kepadatan energi. Namun, pengumuman ini tidak membuktikan bahwa seluruh baterai tersebut mengungguli semua desain solid-state.

Struktur Sarang Lebah dan Kepadatan Energi

Perubahan volume elektroda selama pengisian dan pengosongan dapat menimbulkan tegangan dan kerusakan. Besarnya bergantung pada bahan; anode silikon, misalnya, memiliki tantangan ekspansi yang berbeda dari grafit.

CATL menyebut struktur anode tiga dimensi menyerupai sarang lebah pada Shenxing PLUS untuk meningkatkan pemanfaatan ruang dan mengendalikan ekspansi. Itu tidak berarti semua mekanisme degradasi terhapus.

Peneliti sebelumnya juga mengeksplorasi struktur sarang lebah, misalnya dalam makalah 2020 berjudul ”Baterai litium-ion yang dapat diregangkan berdasarkan struktur mikrosarang lebah baru”.

Sumber: Phys.org

CATL mengumumkan baterai LFP (lithium-iron-phosphate) baru yang dapat menambah jarak tempuh 600 km hanya dalam 10 menit. Angka jangkauan bergantung pada kendaraan, siklus uji, dan kondisi pengisian. Tidak menjamin setiap mobil memperoleh jarak yang sama atau menghapus semua kecemasan pengisian.

Pernyataan satu kilometer per detik menggambarkan laju rata-rata pada pengisian tertentu. Mengalikan secara linear menjadi pengisian penuh 1.000 kilometer dalam 16,6 menit tidak sah tanpa mempertimbangkan penurunan daya pada tingkat pengisian tinggi.

Rekor Kepadatan Baru

Menurut CATL, sistem baterai Shenxing PLUS mencapai kepadatan energi 205 Wh/kg. Ini adalah angka tingkat sistem yang dilaporkan perusahaan.

Desain sarang lebah merupakan salah satu unsur bersama perubahan bahan dan integrasi sistem. Ia bukan satu-satunya penyebab peningkatan kepadatan.

Detail proses produksi tidak sepenuhnya terbuka. Persaingan juga mencakup pengembangan baterai lain, termasuk laporan tentang generasi berikutnya baterai Blade BYD. Angka yang masih berupa perkiraan tidak boleh disamakan dengan hasil produk yang sudah diverifikasi.

Rahasia Manufaktur

CATL menyebut pengaturan ukuran partikel, pelapisan skala nano, dan lapisan konduktif litium-ion. Istilah ini menjelaskan pendekatan rekayasa bahan, bukan kemampuan menempatkan setiap partikel nanometer pada koordinat yang persis diketahui.

Pabrik CATL menggunakan otomatisasi tinggi. Klaim laju produksi harus membedakan sel, modul, dan paket baterai, sehingga tidak dapat langsung dibaca sebagai satu paket kendaraan lengkap setiap detik.

Dari makalah ilmiah 2021, struktur sarang lebah dapat memberikan rasio kekuatan terhadap massa yang baik. Manfaat mekaniknya bergantung pada geometri dan bahan, bukan jaminan umum untuk semua baterai.

Dalam sejumlah penelitian, grafena berstruktur sarang lebah membantu membatasi penggumpalan nanopartikel silikon serta memperbaiki hantaran listrik dan transport ion. Hasil itu bukan bukti bahwa CATL memakai persis metode yang sama.

Perlakuan termal dan kimia dapat menghasilkan struktur karbon tertentu. Proses laboratorium tersebut harus dibedakan dari proses produksi CATL yang tidak dijelaskan seluruhnya.

Peningkatan Lainnya

Perbaikan kepadatan dapat mengurangi massa atau volume baterai untuk kebutuhan energi tertentu. Jangkauan kendaraan tetap dipengaruhi efisiensi, aerodinamika, suhu, dan beban.

CATL juga menyebut integrasi cell-to-body (CTB) yang lebih baik pada Shenxing PLUS, dengan peningkatan efisiensi volume sekitar 7% menurut perusahaan.

Sistem pendinginan dan algoritme pengelolaan baterai juga dikembangkan. Perangkat lunak dapat membantu pemantauan, tetapi tidak menjamin keselamatan absolut.

Infrastruktur Pengisian

Pengisian kendaraan memerlukan jaringan yang andal dan sesuai pola perjalanan. Kebutuhannya tidak harus sama dengan jumlah pompa bensin karena sebagian pengisian dapat dilakukan di rumah atau tempat kerja.

Pengisian cepat membutuhkan daya tinggi dari sel, pengisi daya, dan jaringan listrik. Untuk baterai 100 kWh, laju 4C secara nominal setara 400 kW, tetapi daya aktual berubah menurut kondisi dan tingkat pengisian. Ini tidak membuktikan waktu pengisian penuh 16 menit.

CATL juga mengumumkan pengembangan ekosistem pengisian Shenxing di Tiongkok bersama mitra seperti Star Charge, YKC, dan Shudao New Energy.

Perusahaan menyebut layanan di lebih dari 600 lokasi, meliputi 271 kota setingkat prefektur dalam 31 wilayah tingkat provinsi. Gerai layanan pemilik kendaraan tidak otomatis sama dengan 600 stasiun pengisian baru.

Melebihi LFP & EV

Skala Utilitas

CATL juga mengembangkan penyimpanan energi stasioner dengan berbagai kimia. Pengembangan satu jenis tidak berarti perusahaan meninggalkan jenis lainnya.

Pada April 2024 CATL memperkenalkan TENER dan mengklaim tidak ada degradasi daya maupun kapasitas selama lima tahun pertama dalam kondisi yang ditentukan. Pengumuman tersebut bukan laporan proyek yang baru diperkenalkan tetapi sudah menjalani lima tahun operasi lapangan.

Sumber: Sustainability Environment

TENER menggunakan rekayasa antarmuka dan elektrolit. Tidak ada dasar untuk memastikan bahwa struktur sarang lebah Shenxing merupakan penyebab klaim TENER.

CATL menyebut lapisan antarmuka elektrolit padat (SEI) biomimetik dengan saluran ion dan elektrolit yang merakit sendiri. Perusahaan mengaitkannya dengan stabilitas dan pengurangan reaksi samping; pernyataan pemasaran ini perlu dibedakan dari verifikasi independen.

Retensi kapasitas dapat memperbaiki keekonomian penyimpanan, tetapi tidak identik dengan keselamatan tanpa risiko. Biaya, efisiensi, kondisi operasi dan umur keseluruhan tetap penting. Teknologi lain juga bersaing, sebagaimana dibahas dalam ”Masa Depan Penyimpanan Energi – Teknologi Baterai Skala Utilitas”. Ukuran pasar penyimpanan stasioner dibandingkan kendaraan bergantung pada tahun dan apakah yang dihitung kapasitas energi, penjualan, atau pendapatan.

Baterai Condensed

CATL juga memperkenalkan baterai condensed pada 2023. Kesamaan struktur sarang lebah dengan Shenxing tidak dapat dipastikan hanya dari istilah pemasaran.

Perusahaan menyebut kepadatan hingga 500 Wh/kg pada tingkat sel. Angka ini tidak dapat dibandingkan langsung dengan 205 Wh/kg tingkat sistem Shenxing PLUS tanpa memperhitungkan komponen paket.

Kategori yang diteliti atau diumumkan CATL mencakup:

  1. Baterai condensed dengan sasaran kepadatan sel tinggi untuk kendaraan dan penelitian penerbangan listrik.
  2. LFP Shenxing PLUS dengan kepadatan sistem 205 Wh/kg dan pengisian cepat dalam kondisi yang ditentukan.
  3. Natrium-ion sebagai salah satu opsi untuk kebutuhan biaya, suhu dan jangkauan yang berbeda.

Posisi baterai solid-state dalam persaingan masih terbuka. Desain generasi pertama perlu dinilai dari biaya, keselamatan, umur, dan produksi massal, bukan kepadatan energi saja.

Sumber: Nature

Berinvestasi dalam Teknologi Baterai Tingkat Lanjut

Baterai penting bagi elektrifikasi dan sebagian upaya pengurangan penggunaan bahan bakar fosil. Manfaatnya juga bergantung pada sumber listrik dan rantai pasok.

Saham perusahaan terkait baterai dapat dibeli melalui broker. Di securities.io tersedia perbandingan broker untuk Amerika Serikat, Canada, Australia, Inggris, dan banyak negara lainnya.

Eksposur yang lebih luas dapat diperoleh melalui ETF seperti Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Lithium & Battery Tech ETF (LIT), atau WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF. Komposisi, biaya dan risiko tiap dana berbeda; diversifikasi tidak menghapus risiko.

Perusahaan Baterai Tingkat Lanjut

1. CATL (300750.SZ)

CATL adalah salah satu produsen baterai kendaraan listrik terbesar dunia. Pangsa globalnya berada jauh di bawah separuh pada 2024; pernyataan bahwa perusahaan menghasilkan lebih dari setengah semua baterai dunia tidak sesuai cakupan statistik tersebut.

Perusahaan memiliki posisi kuat dalam litium-ion dan mengembangkan beberapa kimia lain.

Pengumumannya mencakup:

Sumber: CATL

Sumber: CATL

CATL juga mengumumkan investasi bernilai miliaran dolar dalam fasilitas daur ulang baterai di Tiongkok. Perusahaan melaporkan tingkat pemulihan hingga 99,6% untuk nikel, kobalt dan mangan, serta 91% untuk litium pada prosesnya. Angka tersebut bukan persentase semua baterai dunia yang berhasil dikumpulkan dan didaur ulang.

Skala dan penelitian memberi CATL peluang besar, tetapi tidak menjamin perusahaan selalu memimpin setiap teknologi atau memberikan keuntungan bagi investor.

CATL memasok atau bekerja sama dengan berbagai produsen kendaraan, termasuk Tesla (TSLA ), NIO, Ford dan Stellantis, serta memperluas kerja sama dengan Hyundai.

Pengetahuan dari satu kimia dapat membantu pengembangan lainnya, tetapi baterai natrium-ion sarang lebah atau condensed belum dapat dianggap sebagai produk yang pasti segera tersedia.

2. BYD (BYDDY)

BYD berkembang menjadi pesaing besar di kendaraan listrik baterai dan hibrida plug-in. Perbandingan penjualan dengan Tesla harus memisahkan dua kategori tersebut.

Perusahaan bermula sebagai produsen baterai dan kemudian memperluas bisnis kendaraan serta ekspor. Peringkat penjualan berbeda menurut negara, bulan, dan kategori kendaraan.

BYD turut meningkatkan ekspor kendaraan Tiongkok. Perusahaan juga mengembangkan produksi di luar negeri, termasuk proyek pabrik di Hongaria.

Model Seagull yang dipasarkan menggunakan baterai LFP Blade, bukan otomatis baterai natrium-ion. Harga sekitar 10.000–12.000 dolar merujuk pasar dan periode tertentu di Tiongkok; harga ekspor dapat berbeda.

BYD juga merupakan produsen besar baterai LFP. Pangsa 41,1% versus 33,9% yang dikutip berlaku pada kategori pasar Tiongkok dalam periode tertentu, bukan semua baterai global.

Tarif dan kebijakan perdagangan di Eropa dan Amerika Serikat dapat menghambat ekspansi kendaraan Tiongkok.

BYD mengembangkan pasar lain juga, tetapi banyak negara memiliki produsen, industri perakitan atau kebijakan perlindungan sendiri. Keberhasilan tidak seragam di seluruh kawasan.

Jumlah penduduk yang besar bukan jumlah calon pembeli yang pasti. Daya beli, infrastruktur, persaingan dan kebijakan lokal memengaruhi permintaan.

Produksi lokal dapat membantu menghadapi sebagian hambatan perdagangan, tetapi tidak menjamin harga atau akses pasar. Rencana pabrik dan kapasitas nyata perlu dibedakan.

mm

Jonathan adalah mantan peneliti biokimia yang bekerja dalam analisis genetik dan uji klinis. Ia kini menjadi analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century'.