Baterai Solid-State Mendekati Realitas untuk EV Masa Depan

Alternatif paling solid untuk baterai litium-ion yang banyak digunakan, dengan manfaat keamanan yang lebih baik, kepadatan energi yang lebih tinggi, umur pakai yang lebih lama, dan pengisian yang lebih cepat, hampir hadir.

This promising alternative is baterai solid-state (SSBs), which replace liquid electrolytes with solid electrolytes, thereby eliminating the fire risk and allowing for more compact designs, as well as supporting more charge cycles before degradation. 

A recent studi¹ from the University of California reviewed the technology and found it capable of transforming not just electric cars but also consumer electronics and energy storage. The key to it all is chemistry and engineering.

“Dengan menghilangkan cairan dan menggunakan bahan padat yang stabil sebagai gantinya, kami dapat dengan aman memasukkan lebih banyak listrik ke dalam baterai sekaligus, tanpa risiko overheating atau kebakaran.”

– Penulis utama Cengiz Ozkan, seorang profesor teknik mesin di UCR

Berbeda dengan cairan pada baterai litium-ion tradisional, yang terdegradasi seiring waktu, menimbulkan risiko kebakaran, dan membatasi kecepatan pengisian, bahan padat yang digunakan dalam baterai solid-state menawarkan lingkungan yang lebih stabil dan aman, memungkinkan pengisian yang lebih efisien dengan lebih sedikit masalah keamanan.

Dengan kualitas superior dibandingkan baterai litium-ion saat ini, SSB telah mendapatkan banyak perhatian di antara perusahaan, tetapi sejauh ini, teknologi tersebut masih berada pada tahap pengembangan. Namun tidak akan lama lagi.

Validasi Dunia Nyata: Baterai Solid-State dalam EV (Demo QS/VW)

Minggu ini, pengembang baterai solid-state QuantumScape (QS ), bersama mitra bisnisnya PowerCo, melakukan demonstrasi langsung baterai litium-logam solid-state berenergi tinggi yang menggerakkan sebuah kendaraan.

PowerCo adalah bisnis baterai dari Grup Volkswagen, salah satu produsen mobil terkemuka di dunia dan produsen mobil terbesar di Eropa. VW adalah pemilik merek seperti Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT, dan Škoda. Perusahaan juga memproduksi kendaraan komersial ringan dan kendaraan komersial berat seperti MAN dan Scania, sementara CARIAD adalah unit perangkat lunak dan teknologi untuk semua kendaraan Grup Volkswagen. 

Grup VW dan PowerCo telah menjadi investor jangka panjang dalam teknologi solid-state QuantumScape dan telah menguji sel prototipe mereka selama bertahun-tahun.

Sekarang, untuk pertama kalinya, QuantumScape, PowerCo, dan Grup Volkswagen menampilkan teknologi baru ini di IAA Mobility di Munich, salah satu pameran mobilitas terbesar di dunia. 

Melepas selimut hitam dari kendaraan, mereka memperlihatkan sepeda motor balap Ducati V21L yang dimodifikasi, sepenuhnya listrik, yang sepenuhnya ditenagai oleh sel solid-state QSE-5.

Sel solid-state pada sepeda motor tersebut dirakit menggunakan platform manufaktur proprietari QuantumScape (proses produksi Cobra), yang memungkinkan perlakuan panas lebih cepat, membutuhkan ruang lantai lebih sedikit, dan menghilangkan beberapa langkah material. Sementara itu, sistem baterai pertama dalam jenisnya dirancang oleh spesialis di Audi, khusus untuk sel SSB QS.

Hari ini kami telah melewati ambang batas dari kemungkinan menjadi realitas.

“Hari ini kami telah melewati ambang batas dari kemungkinan menjadi realitas.”

– CEO dan presiden QuantumScape Dr. Siva Sivaram

Kemitraan perusahaan dengan PowerCo, catatnya, menempatkan QuantumScape untuk menskalakan teknologi transformatifnya ke produksi gigawatt-jam (GWh), dan bersama-sama mereka akan “membantu memulai era baru transportasi listrik.”

Menurut pengumuman resmi, demonstrasi langsung pertama di dunia dari baterai litium-logam solid-state QS yang menggerakkan EV merupakan kemajuan signifikan dalam teknologi baterai dan langkah besar menuju komersialisasi EV solid-state.

Dengan teknologi ini, tujuannya adalah membantu memajukan revolusi EV, yang dikatakan CEO PowerCo Frank Blome “adalah transformasi terbesar yang pernah dilihat industri otomotif.” 

SSB akan mendefinisikan ulang apa yang mungkin untuk kendaraan premium berperforma tinggi dengan demonstrasi ini hanya sebagai permulaan, tambahnya.

Peta Jalan QuantumScape Dari Prototipe ke Produksi

Dengan baterai litium-ion tradisional mencapai batas kepadatan energi dan keamanan mereka seiring elektronik portabel, kendaraan listrik, dan jaringan energi terbarukan menjadi lebih luas dan menuntut, QuantumScape beralih ke baterai solid-state untuk menyediakan kepadatan energi yang lebih tinggi, pengisian lebih cepat, dan keamanan yang ditingkatkan guna mendukung transisi ke masa depan berkarbon rendah.

Saat ini perusahaan memimpin perlombaan global pengembangan baterai solid-state, siap membawa sel solid-state lengkapnya ke pasar EV secara skala dalam waktu dekat.

Demonstrasi terbaru teknologinya yang ditunjukkan kepada dunia sebenarnya membuat harga saham perusahaan dengan kapitalisasi pasar $5 miliar melonjak. Pada saat penulisan, QS diperdagangkan pada $8,85, naik 70,52% YTD, meskipun masih jauh dari rekor tertinggi (ATH) $132,73 yang tercapai akhir 2020.

Mengenai prospek keuangan, perusahaan melaporkan belanja modal sebesar $8,3 juta pada Q2 2025. Pengeluaran tersebut terutama mendukung fasilitas dan pembelian peralatan saat QuantumScape mempersiapkan produksi sampel QSE-5 B1 dengan volume lebih tinggi selama periode ini.

Biaya operasional GAAP-nya sebesar $123,6 juta, kerugian bersih GAAP sebesar $114,7 juta, dan kerugian EBITDA yang disesuaikan sebesar $63 juta.

Perusahaan mengakhiri kuartal dengan likuiditas $797,5 juta dan memperpanjang panduan aliran kas hingga 2029.

QuantumScape sebenarnya mengharapkan untuk mengirimkan sel sampelnya untuk pengujian dalam waktu dekat, dengan produksi komersial diperkirakan dimulai dalam beberapa tahun ke depan, tergantung pada skala manufaktur dan persetujuan regulatori.

Sel B-sample yang disebut QSE-5 adalah produk komersial pertama yang direncanakan oleh QuantumScape, yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan sektor EV akan baterai yang harus unggul dalam lima metrik kinerja baterai penting: biaya efektif, kepadatan energi, kecepatan pengisian, keamanan, dan umur pakai.

Inovasi di sini adalah desain sel tanpa anoda, yang menyederhanakan manufaktur dan menurunkan biaya material sambil memberikan kepadatan energi tinggi. Dipadukan dengan separator canggih, desain ini memberi QuantumScape keunggulan dalam keamanan dan efisiensi.

Perusahaan telah mengganti separator organik dengan separator solid-state yang tidak mudah terbakar dan tidak dapat terbakar, yang memberikan keamanan lebih. Sementara itu, menghilangkan material anoda grafit/silikon meningkatkan kepadatan energi volumetrik dan gravimetri.

QuantumScape mengklaim teknologi QS-nya memiliki kepadatan energi 844 Wh/L dan discharge kontinu 10C. Selain itu, baterai litium-logam solid-state memerlukan sedikit lebih dari 12 menit (12,2 menit) untuk mengisi dari 10-80%.

Jika teknologi ini berhasil diskalakan, ia dapat menjadi standar untuk EV generasi berikutnya serta solusi penyimpanan energi lainnya. Penayangan perdana dunia teknologi ini bulan ini menandai tonggak besar menuju tujuan tersebut, yang datang setelah serangkaian pencapaian.

Menskalakan QSE-5: Dari Jalur Pilot ke Produksi GWh

Untuk membawa QSE-5 ke EV dunia nyata secepat mungkin, QuantumScape dan PowerCo telah bekerja sama selama tiga tahun. Kemitraan ini menggabungkan bakat QuantumScape dengan keahlian manufaktur PowerCo.

Beberapa bulan lalu, keduanya memperluas kemitraan strategis mereka untuk mempercepat pengembangan baterai QSE-5, yang saat ini diproduksi di jalur pilot San Jose milik QuantumScape, menandai langkah maju signifikan dalam industrialisasi teknologi SSB.

Ini merupakan hasil dari kesepakatan yang dicapai keduanya tahun lalu, di mana QuantumScape memberikan PowerCo lisensi non-eksklusif untuk memproduksi massal teknologi solid-state.

Ini memungkinkan PowerCo memproduksi hingga 5 GWh sel berbasis QSE-5 per tahun selain 40 GWh yang telah disepakati sebelumnya dengan opsi memperluas hingga 80 GWh, termasuk untuk pelanggan di luar Grup VW. Kapasitas yang diperluas tersebut dilaporkan cukup untuk melengkapi sekitar satu juta EV dengan teknologi solid-state per tahun. Kesepakatan tersebut juga memberi hak untuk melisensikan teknologi QS tertentu di masa depan.

Sebagai hasilnya, PowerCo akan menyumbangkan tambahan $131 juta selama dua tahun ke depan sebagai imbalan atas prioritas QuantumScape pada sel QSE-5. Modal tersebut akan membantu QS dalam menskalakan manufakturnya dan menghasilkan pengiriman sel prototipe volume tinggi ke perusahaan baterai.

QS pertama kali membuat sel solid-state 24 lapis tersedia untuk Grup Volkswagen untuk pengujian, pada Des. 2022. Tahun berikutnya, mereka melaporkan melampaui target kinerja selama pengujian. Awal tahun lalu, PowerCo juga melakukan uji ketahanan sendiri pada sel QS dan melaporkan “hasil yang sangat menggembirakan.”

Divisi baterai Grup Volkswagen mengonfirmasi bahwa sel baterai solid-state QS mencapai lebih dari 1.000 siklus pengisian dengan retensi kapasitas lebih dari 95%.

Tes dilakukan di laboratorium baterai PowerCo di Salzgitter, Jerman. Tes menunjukkan bahwa mobil listrik dengan jangkauan WLTP 500-600 km (311-373 mil) yang dilengkapi sel QS dapat menempuh sekitar 500.000 kilometer (lebih dari 310.000 mil) tanpa kehilangan jangkauan.

Dengan hasil mengesankan ini, Volkswagen bertujuan menjadi “penggerak teknologi global dalam industri otomotif,” namun masih ada jalan panjang sebelum dapat mengkomersialkan solusi yang dapat dipasarkan.

Itu bisa memakan sisa dekade meskipun penampilan menjanjikan baru-baru ini. Karena sepeda motor listrik pertama yang dipresentasikan di IAA Mobility telah dimodifikasi secara ekstensif dengan sistem baterai yang dirancang khusus untuk memenuhi kebutuhan baterai solid-state, memungkinkan Ducati dilengkapi dengan hingga 980 sel QSE-5.

Namun demikian, Volkswagen berkomitmen untuk melihat ini hingga selesai dan akan mengambil “langkah selanjutnya menuju produksi seri,” kata Thomas Schmall, Anggota Dewan Grup untuk Teknologi. Dengan konsep sel terpadu Volkswagen yang sudah cocok untuk sel QS, fokus kini akan pada penyempurnaan dan penskalaan proses manufaktur.

Schmall mencatat bahwa dengan sel terpadu internal baru mereka, mereka “telah menciptakan pasangan yang sempurna” karena sel tersebut “siap solid-state” dan memungkinkan transfer teknologi cepat ke kendaraan perusahaan, segera setelah baterai solid-state siap.

Siap debut dalam mobil listrik kecil mendatang dari VW, Cupra, dan Skoda, sel terpadu memiliki kepadatan energi sekitar 660 Wh/l dan desain baru sepenuhnya di mana sel dipasang langsung ke dalam paket.

Pada acara tersebut, Volkswagen mengatakan bahwa sel terpadu akan digunakan dalam hingga 80% EV mereka di masa depan. Meskipun tipe sel tetap sama, kimia sel dapat bervariasi, memungkinkan sel tersebut “dilengkapi dengan berbagai kimia sel mulai dari LFP dan Sodium-Ion hingga NMC dan Solid-State.” 

PowerCo dan QuantumScape saat ini sedang bekerja mengintegrasikan teknologi solid-state ke dalam sel unit dan dengan demikian ke dalam mobil. Pada saat yang sama, sepeda motor siap balap akan dikembangkan untuk pengujian di lintasan balap. 

Perlombaan Global Menuju Terobosan SSB

Volkswagen jelas membuat banyak kemajuan dalam memimpin teknologi baterai solid-state, tetapi tidak sendirian dalam upaya ini. Minggu ini, Mercedes-Benz (MBG.DE ) juga mengumumkan rekor mereka sendiri.

Mercedes EQS yang ‘sedikit dimodifikasi’ dengan baterai solid-state menempuh jarak 1.205 km (748,7 mil) dengan satu kali pengisian. Setelah perjalanan dari Stuttgart, Jerman ke Malmo, Swedia, masih tersisa jangkauan 137 km (85,12 mil). 

Rekor baru ini memecahkan rekor sebelumnya yang ditetapkan oleh Vision EQXX sebesar tiga kilometer. Pengujian jalan ini merupakan bagian dari program validasi komprehensif perusahaan untuk teknologi baterai solid-state di bawah kondisi dunia nyata di jalan umum.

“Baterai solid-state adalah pengubah permainan sejati untuk mobilitas listrik. Dengan keberhasilan perjalanan jarak jauh EQS, kami menunjukkan bahwa teknologi ini tidak hanya berfungsi di laboratorium tetapi juga di jalan. Tujuan kami adalah membawa inovasi seperti ini ke produksi seri pada akhir dekade dan menawarkan pelanggan kami tingkat jangkauan dan kenyamanan baru.”

– Markus Schäfer, Anggota Dewan Manajemen Mercedes‑Benz Group AG, Chief Technology Officer, Development & Procurement

Untuk baterainya, Factorial Energy (FAC ) menyediakan perusahaan dengan sel litium-logam yang berbasis pada Teknologi Sistem Elektrolit Factorial.
Swipe to scroll →

Perusahaan Kroasia yang dimiliki bersama Porsche, Rimac, merupakan contoh lain yang menunjukkan bahwa SSB dapat meningkatkan daya, mengurangi berat, dan menyelesaikan masalah jangkauan yang dihadapi baterai saat ini. Baterai baru tersebut dikembangkan bekerja sama dengan Mitsubishi Chemical Group dan ProLogium.

Dipresentasikan di IAA Mobility Munich 2025, Rimac mengklaim bahwa SSB sel pouch-nya memiliki kepadatan daya 1.000 watt per pon, berat 847 pon, dan mempertahankan lebih dari 95% energinya pada -20 derajat Celsius (-7 F).

Di antara lainnya yang mengembangkan teknologi ini adalah Toyota (TM ), yang pertama kali memperlihatkan prototipe EV pertama di dunia yang menggunakan SSB pada 2020, hanya untuk memberitahukan beberapa tahun kemudian bahwa hybrid Toyota lebih mungkin mendapatkan SSB daripada EV.

Merek otomotif terlaris di dunia sebenarnya mengharapkan memulai produksi massal baterai solid-state pertamanya pada 2027-2028. Toyota mengklaim bahwa baterai solid-state mereka akan memberikan peningkatan jangkauan berkendara sebesar 20% dan dapat mengisi dari 10-80% dalam kurang dari 10 menit.

Kemudian ada Honda (HMC ), yang jalur produksi pilot baterai solid-state-nya sudah beroperasi. Berlokasi di Sakura, Jepang, produsen mobil tersebut telah menginvestasikan sekitar 43 miliar yen, atau sekitar $290 juta, dalam fasilitas tersebut untuk mendukung pengembangan baterai EV generasi berikutnya.

Sel solid-state-nya, menurut Honda, berpotensi 25% lebih murah, 35% lebih ringan, dan 50% lebih kecil dibandingkan baterai litium-ion saat ini. Produsen mobil Jepang tersebut berencana memulai produksi massal baterai all-solid-state (ASSB) pada paruh kedua dekade ini.

Dengan kapitalisasi pasar $46,8 miliar, Ford (F ) merupakan produsen mobil lain yang secara aktif mengembangkan baterai solid-state.

Untuk upaya SSB-nya, Ford telah bermitra dengan startup Solid Power.

Perusahaan pertama kali berinvestasi di Solid Power pada 2019 sebelum melakukan investasi ekuitas tambahan pada 2021 untuk membantu mempercepat pengembangan teknologi. Dalam putaran investasi tersebut, BMW Group juga berpartisipasi dan menjadi pemilik ekuitas setara dengan Ford.

“Baterai solid-state menunjukkan janji besar,” catat produsen mobil pada saat itu, menambahkan, “mereka juga dapat diproduksi pada jalur baterai litium-ion saat ini, memungkinkan Ford menggunakan kembali sekitar 70 persen investasi modalnya pada jalur produksi litium-ion.”

Mitra EV Ford, SK On, juga meneliti teknologi ini dengan sejumlah universitas dan institusi Korea. Mereka mengembangkan dua jenis ASSB, satu dengan komposit polimer-oksida dan yang lainnya berbasis sulfida, dengan prototipe komersialnya tidak diharapkan hingga 2027 dan 2029, masing-masing.

Sementara itu, perusahaan teknologi China Huawei melaporkan terobosan, yang berbasis pada SSB sulfida yang didoping nitrogen. Itu dapat mencapai kepadatan energi antara 400 dan 500 Wh/kg, dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada baterai EV litium-ion konvensional.

Baterai EV solid-state dari Huawei menjanjikan jangkauan hingga 3.000 kilometer (1.864 mil) dengan satu kali pengisian. Lebih lagi, ia memiliki kemampuan untuk terisi penuh dalam lima menit.

Pemikiran Akhir

Baterai solid-state (SSB) menjanjikan revolusi cara kita memberi daya pada kendaraan listrik (EV), elektronik konsumen, dan sistem energi terbarukan. Dengan kepadatan energi yang lebih tinggi, kecepatan pengisian yang lebih cepat, profil keamanan yang superior, dan umur pakai yang lebih lama, mereka menjadi penerus ideal bagi teknologi litium-ion.

Namun meskipun ada investasi miliaran dolar dari raksasa industri, tantangan signifikan tetap ada. Dari mengurangi biaya hingga meningkatkan skala manufaktur dan memastikan keandalan jangka panjang di jalan, tantangan terus berlanjut. Dan itulah mengapa sel solid-state masih sebagian besar berada pada fase pengembangan, memerlukan pengujian dan validasi ekstensif sebelum dapat diterapkan secara luas di dunia nyata.

Kemajuan terbaru, bagaimanapun, menggambarkan gambaran yang menjanjikan. Demonstrasi langsung QuantumScape, uji ketahanan PowerCo, dan perjalanan jarak jauh yang memecahkan rekor dari Mercedes-Benz menandakan bahwa industri akhirnya semakin dekat untuk mengatasi hambatan ini.

Jadi, seiring kemitraan berkembang, jalur produksi pilot memperluas, dan desain inovatif terus muncul, baterai solid-state tampak siap menjadi arus utama dekade ini, membuka era baru mobilitas listrik dan solusi energi berkelanjutan.

Klik di sini untuk daftar saham baterai solid-state teratas yang perlu dipantau.

Referensi:

1. Shang, R., Nelson, T., Nguyen, T. V., Nelson, C., Antony, H., Abaoag, B., Ozkan, M., & Ozkan, C. S. (2025). Tinjauan komprehensif baterai litium solid-state: Karakteristik pengisian cepat dan diagnostik in-operando. Journal of Power Sources, (Version of Record), published 12 Juni 2025. Received 26 Februari 2025; revised 21 April 2025; accepted 9 Juni 2025. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.235056