Keberlanjutan

Apakah Permintaan Litium Akan Menurun Tajam dengan Baterai Sodium-Ion Baru?

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.

Melebihi Baterai Lithium-Ion

Hal ini karena kemajuan teknologi baterai tidak hanya mendorong revolusi kendaraan listrik (EV) tetapi juga muncul sebagai batasan krusial untuk menghidupkan hijau jaringan listrik, akibat intermitensi energi terbarukan.

Baterai yang sangat padat dan/atau murah juga akan menjadi kunci untuk mengaliri listrik dan mendekarbonisasi sektor-sektor ekonomi yang menyerap banyak energi, seperti industri berat (kimia, metalurgi, manufaktur) dan transportasi (truk, kapal, pesawat).

Sejauh ini, hal ini dicapai dengan variasi baterai litium, baik lithium-ion (lithium-nikel-mangan NMC & lithium-nikel-kobalt-aluminium NCA) maupun lithium-iron-phosphate (LFP). Itu adalah teknologi transformatif yang layak mendapatkan Hadiah Nobel Kimia 2019 bagi penemunya (ikuti tautan untuk sejarah penemuan lithium-ion).

Sampai saat ini, baterai-baterai tersebut diperkirakan akan terus mendominasi pasar baterai, berkat kepadatan energi yang sangat tinggi.

Sumber: S&P Global

Kemudian, baterai solid-state dianggap sebagai langkah selanjutnya yang memungkinkan untuk terus meningkatkan kepadatan baterai dan juga menggunakan banyak litium, lihat “5 Saham Baterai Solid-State Terbaik untuk Dipantau atau Dibeli”.

Namun, litium bukan satu-satunya ion yang dapat digunakan dalam baterai. Natrium yang jauh lebih melimpah dan lebih murah, dasar garam dapur, juga menjadi kandidat.

Masalahnya, baterai sodium-ion sejauh ini memiliki kepadatan energi yang lebih rendah, sehingga mereka terbatas pada EV berharga rendah/jarak pendek atau baterai skala utilitas statis.

Hal ini mungkin berubah, berkat penemuan baterai sodium-ion yang menggunakan katoda TAQ. Ini merupakan hasil kerja peneliti di MIT dan Brookhaven National Laboratory, yang mempublikasikan hasil mereka di Journal of the American Chemical Society, dengan judul “Baterai Sodium-Ion Energi Tinggi, Daya Tinggi dari Katoda Organik Berlapis”1.

Katoda TAQ

Kami sebelumnya melaporkan tentang katoda TAQ dalam “Mendesain Baterai Lebih Baik – Tinggalkan Kobalt dan Masuk dengan…TAQ?”. TAQ, atau bis-tetraaminobenzoquinone, adalah senyawa padat organik berlapis.

Dalam penelitian tahun 2024 ini, para peneliti menemukan bahwa TAQ tidak hanya memiliki potensi sebagai material superkapasitor, tetapi juga mengungguli katoda litium tradisional.

Sumber: GreenCarCongress

Mereka menemukan cara meningkatkan keterikatan TAQ pada kolektor arus stainless-steel katoda, meningkatkan stabilitas prototipe katoda bukti-konsep baru.

Dengan menambahkan bahan yang mengandung selulosa dan karet ke TAQ, mereka berhasil mencapai lebih dari 2.000 siklus pengisian-pengosongan dengan aman. Kepadatan energi juga lebih tinggi dibandingkan katoda berbasis kobalt, dan pengisian memakan waktu kurang dari 6 menit.

Kembali pada tahun 2024, kami menyebutkan potensi bagi kimia baterai lain untuk juga menggunakan TAQ:

Perlu juga dicatat bahwa katoda organik telah dibahas untuk jenis baterai lain, misalnya, untuk ion aluminium, ion natrium/potassium, zinc, atau baterai dual-ion berbasis kalsium. Jadi, mungkin penemuan sifat TAQ dapat diterapkan pada jenis baterai lain selain lithium-ion.

Dan inilah yang dilakukan tim peneliti, menciptakan baterai sodium-ion dengan kepadatan energi ultra-tinggi.

Baterai Sodium-Ion TAQ

Mengapa Natrium?

Alasan para peneliti memilih natrium untuk langkah selanjutnya dalam penelitian mereka adalah kelimpahan material tersebut.

“Selalu lebih baik memiliki portofolio yang beragam untuk material-material ini. Natrium memang ada di mana-mana. Bagi kami, mengejar baterai yang dibuat dengan sumber daya yang sangat melimpah seperti bahan organik dan air laut adalah salah satu impian penelitian terbesar kami.

Berada di garis depan pengembangan katoda atau baterai ion natrium yang benar-benar berkelanjutan dan biaya-efektif sangatlah menggembirakan.

Mircea Dincă – Professor of Chemistry at MIT.

Ada juga alasan bisnis karena studi ini, serta studi awal TAQ pada 2024, didanai oleh Automobili Lamborghini S.p.A. Material yang lebih murah dan teknologi baterai yang tidak bergantung pada rantai pasokan yang didominasi China dapat menjadi penyelamat bagi industri mobil Eropa yang agak terpuruk, yang tertinggal dalam hal elektrifikasi.

Menyesuaikan Katoda TAQ untuk Baterai Sodium

Agar dapat bekerja dengan natrium, para peneliti harus memodifikasi desain mereka agar sesuai dengan persyaratan baterai sodium-ion.

Salah satu tantangan adalah menciptakan elektroda homogen yang mengandung TAQ dan karbon.

“Pengikat yang kami pilih, nanotube karbon, memfasilitasi pencampuran kristalit TAQ dan partikel karbon hitam, menghasilkan elektroda homogen. Nanotube karbon membungkus kristalit TAQ secara erat dan menghubungkannya.

Kedua faktor ini meningkatkan transportasi elektron di dalam massa elektroda, memungkinkan hampir 100% pemanfaatan material aktif, yang menghasilkan kapasitas hampir mendekati maksimum teoretis.

Dr. Tianyang Chen – MIT Researcher

Kinerja Tinggi

Kapasitas sangat tinggi yang dicapai pada prototipe ini dapat dengan cepat diubah menjadi baterai yang sangat efisien, terutama terkait waktu pengisian, batasan reguler pada EV, dan keluhan konsumen.

“Penggunaan nanotube karbon secara signifikan meningkatkan kinerja laju baterai, yang berarti baterai dapat menyimpan jumlah energi yang sama dalam waktu pengisian yang jauh lebih singkat, atau dapat menyimpan jauh lebih banyak energi dalam waktu pengisian yang sama.”

Hal ini dicapai sambil mempertahankan keunggulan TAQ, yaitu stabilitas terhadap udara dan kelembaban, umur panjang, kemampuan menahan suhu tinggi, dan keberlanjutan lingkungan.

Produk akhir memiliki kepadatan energi katoda sebesar 472 Wh/kg elektroda saat pengisian/pengosongan dalam 90 detik dan daya spesifik tertinggi sebesar 31,6 kW/kg elektroda.

Sebagai referensi, ini agak mendekati kepadatan katoda berlapis berbasis Ni/Co komersial (∼740 Wh/kg-katoda) yang dirujuk dalam publikasi ilmiah 2024.

Pengembangan Masa Depan dan Potensi Komersial

Secara keseluruhan, kemungkinan besar baterai lithium-ion kelas atas dan, kemudian, baterai solid-state akan terus menguasai pasar EV kelas atas.

Namun, untuk segmen yang lebih sensitif terhadap harga seperti EV low- dan mid-range, truk komersial, penyimpanan utilitas, dll., faktor lain kemungkinan akan lebih penting, seperti biaya keseluruhan, ketersediaan sumber daya, daya tahan, dll.

Hal ini dapat membatasi permintaan litium, karena natrium semakin menjadi alternatif yang layak, berkat material katoda inovatif seperti TAQ.

Peningkatan lain juga dapat berkontribusi, misalnya, menghilangkan kebutuhan anoda sepenuhnya (ujung lain baterai), seperti yang kami bahas pada Juli 2024 dalam “Baterai Sodium Solid-State Tanpa Anoda Dapat Mengurangi Ketergantungan pada ‘Segitiga Litium’’.”

Ini belum diuji, dan kemungkinan memerlukan beberapa penyesuaian, tetapi kami dapat dengan mudah membayangkan dalam jangka panjang bahwa sebagian besar EV dan truk komersial tidak akan membutuhkan baterai dengan jangkauan 1.000-2.000 mil yang masif menggunakan baterai litium solid-state terbaik yang tersedia.

Sebaliknya, baterai natrium dengan katoda TAQ tanpa anoda di masa depan, mungkin solid-state, mungkin sodium-ion, akan cukup untuk mencapai kapasitas jangkauan 400-600 mil dengan harga yang lebih baik.

Selain inovasi dalam kimia, desain struktural juga dapat meningkatkan baterai, seperti struktur sarang lebah yang digunakan dalam baterai “condensed state” dari CATL, produsen baterai terbesar di dunia. Mungkin ide tersebut juga dapat diterapkan pada baterai sodium-ion. (lihat informasi lebih lanjut dalam “CATL (300750.SZ): Raksasa Baterai”).

Berinvestasi dalam Teknologi Baterai Canggih

Baterai berada di pusat tren elektrifikasi, yang merupakan upaya multi-triliun dolar besar untuk menghilangkan bahan bakar fosil dari sumber energi kita.

Anda dapat berinvestasi pada perusahaan terkait baterai melalui banyak broker, dan di sini, di securities.io, kami menyediakan rekomendasi broker terbaik di AS, Kanada, Australia, Inggris, serta banyak negara lainnya.

Jika Anda tidak tertarik memilih perusahaan baterai tertentu, Anda juga dapat mempertimbangkan ETF baterai seperti Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), ETF Global X Lithium & Battery Tech (LIT), atau WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), yang akan memberikan eksposur yang lebih terdiversifikasi untuk memanfaatkan pertumbuhan industri baterai.

Perusahaan Katoda Organik

Volkswagen AG

Penelitian Prof. Mircea Dincă tentang katoda TAQ, baik pada 2024 (lithium-ion) maupun 2025 (sodium-ion), didanai oleh Automobili Lamborghini S.p.A., anak perusahaan Audi, yang dimiliki oleh Grup Volkswagen.

Permohonan paten untuk teknologi katoda organik telah diajukan.

Produsen mobil Jerman ini adalah produsen mobil terbesar kedua di dunia, hanya di belakang Toyota. Perusahaan ini sempat tertinggal dalam teknologi EV tetapi telah bekerja keras untuk mengejar ketertinggalan, terutama dengan seri mobil ID dan beberapa model hibrida.

Sumber: Volkswagen

Kolaborasi dengan peneliti MIT hanyalah satu dari banyak, dengan kemitraan lain tentang EV termasuk:

Mobil Scout – Sumber: Volkswagen

Dengan rencana ambisiusnya terkait EV dan akses ke teknologi EV canggih dari perusahaan China terkemuka, Volkswagen berada pada posisi yang baik untuk meninjau teknologi katoda organik berpatent MIT dan bekerja untuk menerapkannya secara skala besar pada EV masa depannya.

Namun, untuk sementara, mungkin akan memfokuskan pada hibrida terlebih dahulu dan mempertahankan mobil ICE lebih lama dari rencana awal demi “mempertahankan fleksibilitas”.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang Volkswagen dan strategi EV-nya, termasuk perbaikan masalah perangkat lunak melalui kesepakatan dengan Rivian, serta penyatuan arsitektur EV di seluruh Grup Volkswagen dan mereknya dalam “Volkswagen Menutup Pabrik Jerman? Apa Selanjutnya untuk Pembuat Mobil yang Bermasalah?”.

Referensi Studi:

1. Chen, T., Wang, J., Tan, B., Zhang, K. J., Banda, H., Zhang, Y., Kim, D.-H., & Dincă, M. (2025). High-energy, high-power sodium-ion batteries from a layered organic cathode. Journal of the American Chemical Society, 147(7), 6181–6192. https://doi.org/10.1021/jacs.4c17713

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'.