Masa Depan Mobilitas – Teknologi Baterai

Munculnya EVs

Ketika Tesla didirikan pada 2003, ide mobil listrik sebagian besar dilihat sebagai lelucon. Pada saat itu, setiap mobil listrik pada dasarnya adalah mobil golf yang dimuliakan dengan jangkauan baterai yang buruk, kenyamanan yang rendah, ukuran yang kecil, dan kecepatan tertinggi yang sangat rendah.

Tesla Roadster (generasi 1, karena versi baru diharapkan pada 2026) completely mengubah persepsi ini, dengan performa mobil mewah, membuat mobil listrik (EVs) tiba-tiba keren.

Bagian kunci yang membuat EVs tiba-tiba layak adalah kemajuan dalam teknologi baterai. Awalnya, ini berkat lithium-ion baterai yang dirancang untuk pasar elektronik kecil. Dan segera, sistem yang lebih didedikasikan dikembangkan untuk memberi EVs lebih otonom.

Dari volume kecil bahkan pada 2016, mobil listrik (EVs) sekarang adalah bagian yang tumbuh secara eksponensial dari penjualan global, dengan lebih dari 10 juta mobil listrik terjual pada 2022, atau 14% dari penjualan global, dengan Tiongkok dan Eropa memimpin jalan.

Penjualan EV global – Sumber: IEA

Masih, meskipun kemajuan ini, beberapa pertanyaan tetap terbuka tentang adopsi EVs. Penjualan EV telah melambat dalam menghadapi inflasi tinggi dan kebutuhan untuk meyakinkan masyarakat umum – bukan hanya pengadopsi awal. Ini baru-baru ini menyebabkan penundaan atau pembatalan strategi EV oleh produsen besar, seperti GM, Ford, atau Honda.

Batasan Saat Ini

Penggemar EV awal senang menggunakan kendaraan yang dapat lebih netral karbon dan mewakili teknologi baru. Pembeli yang kurang peduli lingkungan masih agak skeptis tentang EVs karena berbagai alasan:

• Harga: Sebagian besar EV masih lebih mahal daripada equivalen ICE (Internal Combustion Engine). Dengan suku bunga yang meningkat, ini dapat membuat EV terlalu mahal bagi banyak orang.
• Kepercayaan jangkauan: Cara untuk mengurangi harga EV adalah dengan memilih opsi paket baterai yang lebih kecil. Tapi kemudian, jangkauan yang lebih rendah dapat membuat perjalanan panjang sulit, dan waktu pengisian dapat lama juga.
• Cuaca dingin: Semakin dingin iklim, semakin merusaknya bagi baterai. Sebagian besar EV perlu tetap mengisi pada malam musim dingin jika mereka tidak berada di garasi yang hangat. Selain itu, cuaca dingin mengurangi jangkauan teoritis EV.
• Infrastruktur pengisian: Orang yang tinggal di apartemen mungkin menemukan sulit untuk mengisi EV mereka jika tidak ada cukup stasiun pengisian umum yang tersedia. Antrean panjang, pengisian lambat atau tidak ada stasiun di dekatnya dapat membuat pengalaman yang buruk.
• Keamanan baterai & daya tahan: Baterai lithium-ion mengandung banyak energi. Dan elektrolit dalam baterai sangat mudah terbakar. Ini membuat baterai potensial menjadi bahaya keamanan, terutama di lingkungan tertutup seperti parkir bawah tanah. Tidak bahwa mobil ICE tidak mudah terbakar, tapi ini masih menjadi kekhawatiran.
• Grid listrik: Sementara tidak benar-benar menjadi kekhawatiran bagi pembeli EV, ini dapat menjadi masalah bagi sektor sebagai keseluruhan. Grid listrik sudah cukup tertekan, dan mungkin tidak menangani dengan baik jutaan kendaraan yang memerlukan pengisian. Sumber listrik juga menjadi masalah, dengan banyak di antaranya berasal dari bahan bakar fosil, termasuk batu bara.

Sebagian besar masalah dengan EV saat ini dapat diatasi dengan baterai yang lebih baik. Pengisian lambat, jangkauan yang terlalu rendah, masalah keamanan, sensitivitas cuaca dingin, dan bahkan harga adalah karakteristik baterai lithium-ion saat ini.

Peneliti dan pemimpin industri bekerja keras untuk mengatasi kekurangan ini, baik dengan memperbaiki desain yang ada atau menciptakan cara baru untuk membangun baterai.

Secara keseluruhan, baterai yang lebih padat berarti baterai yang lebih murah, lebih aman, dan lebih mungkin untuk bertahan lebih lama dan mengisi lebih cepat.

Meningkatkan Baterai Lithium

Langkah pertama adalah memperbaiki baterai yang ada dan memanfaatkan kekayaan pengetahuan dan pengalaman dengan teknologi ini. Beberapa peneliti melihat generasi baterai saat ini masih dapat ditingkatkan secara inkremental hingga 2030: “Prospek untuk baterai lithium-ion dan di luar—a 2030 visi”.

Bagian pertama adalah memperbaiki kathode bagian dari baterai, yang saat ini sebagian besar terbuat dari lithium dan nikel dalam baterai lithium-ion. Pemahaman yang lebih dalam tentang struktur kristal dan perubahan kimia ketika baterai menua dapat memperbaiki semua spesifikasi baterai.

Anoda, saat ini terbuat dari grafit, dapat digantikan oleh silikon atau silikon oksida yang 5x-10x lebih padat energi. Ini sejauh ini telah sulit, karena anoda silikon cenderung “menua” terlalu cepat. Campuran grafit-silikon sudah menjadi lebih umum, dan mereka dapat membantu meningkatkan energi total baterai.

Mengubah elektrolit yang menghubungkan anoda dan kathode juga dapat membantu. Jenis baru pelarut cair, elektrolit yang lebih terkonsentrasi, atau mungkin bahkan elektrolit seperti gel dapat memperbaiki profil keamanan dan meningkatkan kepadatan baterai.

Terakhir, desain yang lebih baikadalah pilihan untuk mengoptimalkan hubungan antara baterai dan EV. Banyak produsen EV mulai menggunakan baterai struktural yang disebut baterai struktural yang berfungsi sebagai penyimpanan energi dan komponen struktural kendaraan. Ini dapat mengurangi berat total mobil, menghasilkan lebih efisien dan jangkauan. Rolls-Royce, Tesla, dan Volvo sudah bekerja pada ide ini, yang dapat meningkatkan jangkauan hingga 16%.