Anda tentu sudah sering membaca berita utama: Terobosan baterai ini akan mengubah kendaraan listrik selamanya. Namun, pada akhirnya… tidak ada kabar lebih lanjut. Ketika Anda mengunjungi showroom, mobil-mobil yang dipajang terlihat dan terasa sama saja.
WIRED merasa terganggu dengan fenomena ini. Oleh karena itu, kami berbicara dengan para pakar teknologi baterai untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi di balik baterai kendaraan listrik. Teknologi mana yang sudah tersedia? Mana yang kemungkinan besar akan hadir, tetapi belum terealisasi sehingga jangan terlalu berharap? Dan mana yang kecil kemungkinannya untuk datang dalam waktu dekat?
“Mudah sekali untuk merasa antusias dengan hal-hal seperti ini, karena baterai merupakan teknologi yang sangat kompleks,” ujar Pranav Jaswani, seorang analis teknologi di IDTechEx, sebuah firma intelijen pasar. “Banyak komponen kecil yang akan memberikan dampak sangat besar.” Itulah sebabnya mengapa banyak perusahaan, termasuk pabrikan mobil, supplier mereka, dan produsen baterai, bereksperimen dengan berbagai komponen baterai. Mengganti satu material konduktor listrik dengan material lain dapat meningkatkan jarak tempuh baterai kendaraan listrik hingga 80 kilometer. Merombak cara paket baterai dirakit dapat menekan biaya produksi sehingga harga jual mobil lebih terjangkau bagi konsumen.
Namun, para ahli mengatakan, butuh waktu lama untuk menerapkan penyesuaian kecil sekalipun ke dalam mobil produksi—terkadang hingga 10 tahun atau lebih. “Tentu saja, kami ingin memastikan bahwa komponen apapun yang dipasang di kendaraan listrik berfungsi dengan baik dan memenuhi standar keselamatan,” jelas Evelina Stoikou, pimpinan tim teknologi dan rantai pasok baterai di BloombergNEF, sebuah firma penelitian. Proses memastikan hal tersebut melibatkan ilmuwan yang menciptakan ide-ide baru, supplier yang mencari cara untuk mewujudkannya, dan pabrikan mobil yang menguji setiap iterasi dengan ketat. Di saat yang sama, semua pihak mempertanyakan hal terpenting: Apakah peningkatan ini masuk akal secara finansial?
Oleh karena itu, wajar saja jika tidak semua terobosan di laboratorium berhasil diaplikasikan di jalan raya. Berikut adalah terobosan yang benar-benar berpengaruh—dan yang belum sepenuhnya membuahkan hasil, setidaknya hingga saat ini.
Yang Sedang Benar-Benar Terjadi
Semua terobosan besar baterai memiliki kesamaan: Mereka terkait dengan baterai lithium-ion. Memang ada berbagai jenis kimia baterai lain—akan dibahas lebih lanjut nanti—namun dalam dekade mendatang, akan sulit bagi teknologi lain untuk menyaingi bentuk baterai yang sudah mendominasi ini. “Teknologi lithium-ion sudah sangat matang,” kata Stoikou. Banyak pihak telah menginvestasikan dana besar dalam teknologi ini, sehingga “teknologi baru mana pun harus mampu bersaing dengan status quo.”
Lithium Besi Fosfat
Mengapa menarik: Baterai LFP menggunakan besi dan fosfat, menggantikan nikel dan kobalt yang lebih mahal dan sulit diperoleh, yang digunakan dalam baterai lithium-ion konvensional. Baterai ini juga lebih stabil dan lebih lambat mengalami degradasi setelah banyak kali pengisian daya. Hasilnya: Baterai LFP dapat membantu menurunkan biaya produksi kendaraan listrik, sebuah poin penting mengingat kendaraan listrik di Barat masih kesulitan bersaing dari segi biaya dengan mobil bertenaga bensin konvensional. Baterai LFP sudah umum digunakan di Tiongkok, dan diprediksi akan semakin populer di kendaraan listrik Eropa dan Amerika dalam beberapa tahun mendatang.
Mengapa sulit: LFP memiliki densitas energi yang lebih rendah dibandingkan alternatif lain, artinya Anda tidak dapat memasukkan daya—atau jarak tempuh—sebanyak itu ke dalam setiap baterai.
Lebih Banyak Nikel
Mengapa menarik: Kandungan nikel yang lebih tinggi dalam baterai lithium nikel mangan kobalt meningkatkan densitas energi, yang berarti jarak tempuh yang lebih jauh dalam sebuah paket baterai tanpa menambah ukuran atau berat secara signifikan. Selain itu, lebih banyak nikel dapat berarti lebih sedikit kobalt, sebuah logam yang mahal dan diperoleh dengan cara yang dipertanyakan secara etis.
Mengapa sulit: Baterai dengan kandungan nikel lebih tinggi berpotensi kurang stabil, yang berarti memiliki risiko lebih tinggi untuk retak atau mengalami thermal runaway—kebakaran. Hal ini membuat produsen baterai yang bereksperimen dengan kandungan nikel berbeda harus mencurahkan lebih banyak waktu dan energi untuk mendesain produk mereka dengan hati-hati. Kerumitan tambahan ini berarti biaya yang lebih tinggi. Oleh karena itu, perhatikanlah penggunaan nikel yang lebih banyak dalam baterai untuk kendaraan listrik kelas tinggi.
Proses Elektroda Kering
Mengapa menarik: Biasanya, elektroda baterai dibuat dengan mencampur material menjadi slurry (cairan kental) pelarut, yang kemudian diaplikasikan ke foil pengumpul arus logam, dikeringkan, dan ditekan. Proses elektroda kering mengurangi penggunaan pelarut dengan mencampur material dalam bentuk bubuk kering sebelum diaplikasikan dan dilaminasi. Lebih sedikit pelarut berarti lebih sedikit masalah lingkungan serta kesehatan dan keselamatan. Menghilangkan proses pengeringan dapat menghemat waktu produksi—dan meningkatkan efisiensi—sambil mengurangi ruang fisik yang dibutuhkan untuk memproduksi baterai. Semua ini dapat menurunkan biaya manufaktur, “yang seharusnya berdampak pada harga mobil yang lebih murah,” kata Jaswani. Tesla sudah mengintegrasikan proses anode kering ke dalam pembuatan baterainya. (Anode adalah elektroda negatif yang menyimpan ion lithium saat baterai diisi.) LG dan Samsung SDI juga sedang mengerjakan lini produksi percontohan.
Mengapa sulit: Menggunakan bubuk kering secara teknis bisa lebih rumit.
Cell-to-Pack
Mengapa menarik: Dalam baterai kendaraan listrik standar, sel-sel baterai individual dikelompokkan menjadi modul, yang kemudian dirakit menjadi paket. Hal ini tidak berlaku dalam cell-to-pack, yang menempatkan sel langsung ke dalam struktur paket tanpa melalui tahap modul. Ini memungkinkan produsen baterai untuk memasukkan lebih banyak baterai ke dalam ruang yang sama, dan dapat menambah jarak tempuh sekitar 80 kilometer serta kecepatan puncak yang lebih tinggi, menurut Jaswani. Teknologi ini juga menurunkan biaya manufaktur, penghematan yang dapat diwariskan kepada pembeli mobil. Pabrikan ternama seperti Tesla dan BYD, ditambah raksasa baterai Tiongkok CATL, sudah menggunakan teknologi ini.
Mengapa sulit: Tanpa modul, akan lebih sulit untuk mengontrol thermal runaway dan mempertahankan struktur paket baterai. Selain itu, cell-to-pack membuat penggantian sel baterai yang rusak menjadi jauh lebih sulit, yang berarti cacat kecil dapat mengharuskan pembukaan atau bahkan penggantian seluruh paket.
Anoda Silikon
Mengapa menarik: Baterai lithium-ion memiliki anoda grafit. Namun, menambahkan silikon ke dalam campuran dapat memberikan keuntungan besar: penyimpanan energi lebih banyak (artinya jarak tempuh lebih jauh) dan pengisian daya lebih cepat, berpotensi hingga enam hingga 10 menit yang sangat singkat untuk mengisi penuh. Tesla sudah mencampurkan sedikit silikon ke dalam anoda grafitnya, dan pabrikan lain—Mercedes-Benz, General Motors—mengklaim bahwa mereka hampir mencapai produksi massal.
Mengapa sulit: Silikon yang dipadukan dengan lithium mengembang dan menyusut selama siklus pengisian dan pengosongan, yang dapat menyebabkan stres mekanis dan bahkan keretakan. Seiring waktu, hal ini dapat menyebabkan penurunan kapasitas baterai yang lebih dramatis. Untuk saat ini, anoda silikon lebih mungkin ditemukan dalam baterai berukuran lebih kecil, seperti pada ponsel atau bahkan sepeda motor.
Yang Sedang Mulai Berkembang
Teknologi baterai dalam kategori yang lebih spekulatif ini telah melalui banyak pengujian. Namun, teknologi ini belum sepenuhnya mencapai tahap di mana sebagian besar produsen membangun lini produksi dan memasukkannya ke dalam mobil.
Baterai Sodium-Ion
Mengapa menarik: Sodium—ada di mana-mana! Dibandingkan dengan lithium, elemen ini lebih murah dan lebih mudah ditemukan serta diproses, yang berarti melacak material untuk membangun baterai sodium-ion dapat memberikan kelegaan bagi rantai pasok pabrikan mobil. Baterai ini juga tampil lebih baik dalam suhu ekstrem, dan lebih stabil. Produsen baterai Tiongkok CATL mengatakan akan memulai produksi massal baterai tersebut tahun depan dan bahwa baterai ini pada akhirnya dapat mencakup 40 persen pasar kendaraan penumpang Tiongkok.
Mengapa sulit: Ion sodium lebih berat dibandingkan ion lithium, sehingga umumnya menyimpan lebih sedikit energi per paket baterai. Hal ini dapat membuatnya lebih cocok untuk penyimpanan energi daripada untuk kendaraan. Teknologi ini juga masih dalam tahap awal, yang berarti lebih sedikit supplier dan proses manufaktur yang teruji waktu.
Baterai Solid State
Mengapa menarik: Pabrikan mobil telah berjanji selama bertahun-tahun bahwa baterai solid state yang revolusioner akan segera hadir. Itu akan menjadi kabar baik, jika benar. Teknologi ini menggantikan elektrolit cair atau gel dalam baterai li-ion konvensional dengan elektrolit padat. Elektrolit ini seharusnya memiliki komposisi kimia yang berbeda, tetapi semuanya menawarkan keunggulan besar: densitas energi lebih tinggi, pengisian daya lebih cepat, daya tahan lebih baik, risiko keselamatan lebih rendah (tidak ada elektrolit cair berarti tidak ada kebocoran). Toyota mengatakan akan meluncurkan kendaraan pertamanya dengan baterai solid state pada tahun 2027 atau 2028. BloombergNEF memproyeksikan bahwa pada tahun 2035, baterai solid state akan menyumbang 10 persen dari produksi kendaraan listrik dan penyimpanan energi.
Mengapa sulit: Beberapa elektrolit padat mengalami kesulitan pada suhu rendah. Namun, masalah terbesar berkaitan dengan manufaktur. Merakit baterai baru ini memerlukan peralatan baru. Sangat sulit untuk membangun lapisan elektrolit yang bebas cacat. Dan industri belum menyepakati elektrolit padat mana yang akan digunakan, sehingga menyulitkan pembuatan rantai pasok.
Mungkin Akan Terjadi
Ide bagus tidak selalu masuk akal dalam dunia nyata.
Pengisian Daya Nirkabel
Mengapa menarik: Parkirkan mobil Anda, keluar, dan biarkan mobil terisi daya saat Anda menunggu—tanpa perlu colokan. Pengisian daya nirkabel bisa menjadi puncak kenyamanan, dan beberapa pabrikan mobil bersikeras bahwa teknologi ini akan datang. Porsche, misalnya, sedang memamerkan purwarupa, dengan rencana untuk meluncurkan versi aslinya tahun depan.
Mengapa sulit: Masalahnya, kata Jaswani, adalah teknologi yang mendasari pengisi daya yang kita miliki saat ini berfungsi dengan sangat baik dan jauh lebih murah untuk dipasang. Dia memperkirakan bahwa pada akhirnya, pengisian daya nirkabel akan muncul dalam beberapa kasus penggunaan terbatas—mungkin pada bus, misalnya, yang dapat mengisi daya sepanjang rutenya jika berhenti di atas alas pengisian. Namun, teknologi ini mungkin tidak akan pernah benar-benar menjadi arus utama, katanya.