Terobosan Baterai Solid-State yang Dipercepat oleh AI untuk Kendaraan Listrik

Xiaomi telah membuat langkah besar dengan mengajukan paten untuk desain baterai solid-state baru yang menggunakan elektroda berlapis. Desain ini berfokus pada meningkatkan dua tantangan utama teknologi baterai ini, yaitu konduktivitas ionik dan densitas energi. Inovasi ini memungkinkan ion bergerak lebih cepat dan baterai menjadi lebih efisien. Desain baterai Xiaomi menggunakan struktur multi-lapis yang dilengkapi elektrolit padat dari polimer dan garam logam yang menembus vertikal elektroda. Ini mengurangi jarak ion bergerak dan membantu meningkatkan performa baterai secara signifikan. Baterai ini juga kompatibel dengan pabrik yang sudah ada, sehingga memudahkan proses produksi massal di masa depan. Baterai prototipe Xiaomi memiliki efisiensi volume 77,8% dan di desain dengan bentuk yang ringkas, hanya 120 mm tinggi termasuk lantai kendaraan. Dengan desain ini, baterai bisa memberikan jarak tempuh lebih dari 1198.96 km (745 mil) berdasarkan standar CLTC. Selain itu, fitur pengisian cepatnya dapat menambah jarak hingga 804.67 km (500 mil) hanya dalam 10 menit pengisian. Baterai solid-state memang masih menghadapi beberapa tantangan seperti konduktivitas ionik rendah dan masalah pada kontak antar muka material. Namun, para produsen besar seperti BMW, Toyota, CATL, dan SAIC sudah mulai menguji dan menargetkan produksi awal baterai ini dalam beberapa tahun mendatang. Langkah Xiaomi menunjukkan semakin pentingnya teknologi baterai solid-state dalam industri kendaraan listrik dan energi penyimpanan masa depan. Mereka berharap bisa menggunakan teknologi ini di kendaraan sendiri untuk mengurangi ketergantungan pada pemasok lain, memperkuat posisi mereka di pasar baterai dan kendaraan listrik.

Penelitian baru menunjukkan bahwa prosesor kuantum yang kecil dan sederhana dapat mengalahkan algoritma pembelajaran mesin tradisional dalam menyelesaikan tugas tertentu. Ini membuka peluang penggunaan komputer kuantum dalam aplikasi dunia nyata, khususnya di bidang kecerdasan buatan. Tim internasional yang dipimpin oleh University of Vienna melakukan eksperimen menggunakan prosesor kuantum fotonik yang dibuat di Italia. Mereka berhasil memperlihatkan bahwa sistem kuantum dapat mengklasifikasikan data dengan tingkat kesalahan yang lebih rendah dibandingkan cara klasik. Salah satu keunggulan utama dari teknologi ini adalah penggunaan energi yang jauh lebih efisien. Sistem kuantum ini menggunakan cahaya untuk memproses informasi, sehingga membutuhkan daya yang jauh lebih sedikit dibandingkan perangkat keras standar yang seringkali boros energi. Penelitian ini juga merupakan bukti penting bahwa walaupun perangkat kuantum masih terbatas ukurannya, sudah memungkinkan untuk mendapatkan keuntungan nyata dalam tugas pembelajaran mesin yang sebelumnya sulit diproses secara efisien menggunakan cara tradisional. Temuan ini mengindikasikan masa depan di mana teknologi kuantum dan pembelajaran mesin saling melengkapi, mengarah pada kecerdasan buatan yang lebih cepat, akurat, dan ramah lingkungan yang dapat dimanfaatkan di berbagai bidang.

Para peneliti di Georgia Tech menemukan cara baru untuk membuat baterai solid-state lebih ringan dan tahan lama dengan menambahkan natrium lunak ke logam lithium. Baterai solid-state selama ini menjanjikan keamanan dan kapasitas tinggi, tapi masalah utama adalah kebutuhan akan tekanan yang sangat tinggi supaya baterai bekerja dengan baik. Hal ini membuat baterai jadi berat dan besar. Natrium yang sangat lunak bila dicampurkan dengan lithium membuat lapisan baterai mudah berdeformasi pada tekanan rendah. Ini memastikan baterai tetap kontak baik dengan elektrolit padat yang dipakai, sehingga baterai bisa berfungsi optimal dengan tekanan yang jauh lebih rendah dibanding sebelumnya. Cara ini mengurangi berat dan ukuran baterai secara signifikan. Meskipun natrium tidak aktif secara kimia dalam proses pengisian dan pengosongan baterai, perannya sangat penting secara mekanik. Para peneliti mengadopsi konsep dari biologi yang disebut morphogenesis untuk menjelaskan bagaimana natrium membantu menyesuaikan struktur selama pemakaian baterai, sehingga baterai menjadi lebih stabil dan tahan lama. Penemuan ini berpotensi mengubah masa depan baterai untuk berbagai perangkat, mulai dari smartphone hingga mobil listrik. Dengan teknologi ini, baterai solid-state bisa memuat energi lebih banyak tanpa perlu alat berat untuk memberikan tekanan, sehingga baterai menjadi lebih ringan dan dapat bertahan lebih lama. Penelitian ini dipimpin oleh profesor Matthew McDowell dan timnya, dengan dukungan dari DARPA, serta telah diajukan patennya. Meskipun masih banyak yang harus diuji sebelum teknologi ini bisa dipasarkan secara luas, hasil awal menunjukkan potensi besar untuk membuat baterai solid-state lebih kompetitif dibanding baterai lithium-ion saat ini.

Peneliti dari Skolkovo Institute of Science and Technology serta AIRI Institute berhasil mencapai kemajuan besar dalam teknologi baterai solid-state. Teknologi ini menjanjikan kendaraan listrik yang dapat menempuh jarak 50% lebih jauh dalam sekali pengisian, serta memiliki keamanan dan umur baterai yang lebih baik. Penemuan ini dimungkinkan berkat penggunaan machine learning yang membantu mempercepat penelitian dan pengembangan bahan baterai yang berkinerja tinggi. Neural networks khususnya digunakan untuk menemukan material elektroda dan pelindung yang optimal dengan waktu jauh lebih cepat dibanding cara konvensional. Baterai solid-state berbeda dengan baterai lithium-ion konvensional yang menggunakan elektrolit cair dan berisiko kebakaran. Material padat seperti keramik dipakai untuk mengalirkan ion lithium sehingga meningkatkan keamanan dan kapasitas energi. Pelapisan pelindung menjadi sangat penting karena melindungi elektroda dari reaksi merusak dengan anoda lithium logam dan katoda. Tanpa pelapis ini, baterai bisa cepat rusak atau bahkan mengalami korsleting yang berbahaya. Dengan machine learning, material pelapis yang cocok dapat ditemukan lebih cepat dan efisien. Tim peneliti berhasil mengidentifikasi material pelapis seperti Li3AlF6 dan Li2ZnCl4 yang menunjukkan potensi besar untuk baterai solid-state yang lebih tahan lama dan kuat. Penemuan ini dapat mengubah masa depan penyimpanan energi dan kendaraan listrik.