Terobosan dalam Teknologi Baterai Meningkatkan Performa dan Jarak Tempuh EV

BMW, Samsung SDI, dan Solid Power bekerja sama untuk mengembangkan baterai all-solid-state yang lebih aman dan efisien untuk kendaraan listrik. Kolaborasi ini memadukan keahlian BMW dalam desain baterai, pengalaman Samsung SDI dalam produksi massal, dan teknologi elektrolit padat dari Solid Power. Samsung SDI telah memulai lini produksi percontohan baterai solid-state di Korea Selatan pada 2023 dan telah mengirimkan prototipe untuk diuji coba. BMW sudah melakukan uji coba baterai ini pada mobil i7 yang dimodifikasi, menandai langkah nyata menuju penggunaan baterai solid-state dalam kendaraan produksi. Baterai all-solid-state menawarkan keunggulan besar seperti jarak tempuh yang dua kali lebih jauh, waktu pengisian lebih singkat hingga setengahnya, serta biaya yang lebih rendah di masa depan. Meski menjanjikan, teknologi ini masih menghadapi tantangan dalam hal material dan produksi massal. Selain BMW dan Samsung SDI, beberapa perusahaan lain seperti Nissan dengan LiCAP Technologies serta CATL dan BYD di Cina juga sedang mempercepat riset dan rencana produksi baterai solid-state, menunjukkan dorongan global untuk mengadopsi teknologi ini. Diperkirakan baterai solid-state akan mulai digunakan secara komersial di kendaraan listrik sekitar tahun 2030, yang berpotensi mengubah industri otomotif dan meningkatkan adopsi kendaraan listrik secara luas di masa depan.

Baterai solid-state menawarkan keamanan dan daya tahan lebih baik dibanding baterai lithium-ion konvensional karena menggunakan elektrolit padat bukan cair yang mudah terbakar. Namun, masalah utama yang menghambat produksi massal adalah keretakan pada lapisan pelindung yang membuat baterai cepat rusak terutama saat pengisian cepat dan dalam suhu dingin ekstrem. Peneliti dari Tsinghua University dan Tianjin University mengembangkan lapisan pelindung baru berbasis perak yang fleksibel, berbeda dari lapisan keras dan rapuh pada baterai sebelumnya. Lapisan ini dapat menahan tekukan dan tekanan tanpa retak, sehingga menjaga kestabilan dan aliran ion lithium dalam baterai. Dalam pengujian laboratorium, baterai dengan lapisan baru ini mampu beroperasi selama lebih dari 4.500 jam dalam kondisi stres tinggi dan tetap stabil lebih dari 7.000 jam pada suhu –30°C yang biasanya akan merusak baterai solid-state pada umumnya. Desain lapisan ini terinspirasi dari struktur alam yang memadukan bahan keras dan lembut untuk memberikan kekuatan sekaligus fleksibilitas. Dengan begitu, tekanan mekanis dapat didistribusikan merata dan menghindari terjadinya kerusakan pada lapisan pelindung baterai. Walaupun inovasi ini sangat menjanjikan, masih diperlukan pengembangan lebih lanjut untuk menghadapi tantangan produksi massal, termasuk pengurangan biaya dan integrasi dengan teknologi baterai yang sudah ada agar baterai solid-state dapat diproduksi secara luas dan digunakan dalam kendaraan listrik serta penyimpanan energi.

Penelitian dari Yonsei University berhasil mengembangkan elektrolit padat berbasis fluoride yang stabil pada tegangan di atas 5 volt, sebuah terobosan penting dalam teknologi baterai solid-state. Hal ini mengatasi batas lama yang membuat baterai solid-state tidak bisa beroperasi pada voltase tinggi lebih dari 4 volt yang telah membatasi peningkatan kapasitas dan keamanan baterai. Elektrolit baru ini, LiCl–4Li₂TiF₆, memiliki konduktivitas ionik tinggi yaitu 1,7 × 10⁻⁵ S/cm pada suhu kamar, sangat baik di antara elektrolit padat sejenisnya. Selain itu, penggunaannya sebagai lapisan pelindung pada katoda spinel LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄ mencegah kerusakan antarmuka, yang selama ini menjadi penyebab degradasi dan menurunnya masa pakai baterai. Hasil uji coba menunjukkan baterai solid-state dengan elektrolit ini mampu mempertahankan lebih dari 75% kapasitas setelah 500 kali siklus pengisian dan mencatat kapasitas areal tertinggi di kelasnya, yakni 35,3 mAh/cm². Bahkan dalam format pouch battery yang digunakan di kendaraan listrik, performa tetap konsisten. Kelebihan lain dari elektrolit fluoride ini adalah kompatibilitasnya dengan katolites halida murah berbasis Zr, yang berpotensi menekan biaya produksi sekaligus meningkatkan keamanan dan umur baterai. Ini menjadikan teknologi lebih layak secara komersial dan mendukung upaya menuju energi karbon-netral. Secara keseluruhan, inovasi ini membuka pintu baru dalam desain baterai solid-state yang aman, tahan lama, dan berkinerja tinggi. Teknologi ini dapat mendukung pengembangan kendaraan listrik dengan jarak tempuh lebih jauh dan pengisian lebih cepat, serta mempercepat transisi ke energi terbarukan yang berkelanjutan.

Besi, logam yang umum di bumi, telah menunjukkan kemampuan baru yang mengejutkan para ilmuwan. Tim dari Stanford berhasil menemukan cara membuat besi dalam baterai lithium-ion bisa melepas dan menyerap lebih banyak elektron dari sebelumnya, hingga lima elektron. Ini jauh lebih tinggi dibanding kemampuan besi yang selama ini dianggap hanya bisa melepaskan dua sampai tiga elektron saja. Kunci keberhasilan ini terletak pada pengaturan struktur sebuah senyawa yang terdiri dari lithium, besi, antimon, dan oksigen dalam ukuran nano yang sangat kecil, sekitar 300 sampai 400 nanometer. Ukuran partikel yang sangat kecil ini membuat material tetap stabil dan tidak hancur saat baterai diisi dan digunakan berulang kali. Dalam proses penelitian, para ilmuwan menemukan bahwa tidak hanya besi yang berperan dalam melepaskan dan menyerap elektron, tapi oksigen juga memberikan kontribusi penting. Keduanya bekerja bersama dalam struktur kristal yang sangat teratur, sehingga baterai ini dapat bekerja dengan efisien dan tahan lama. Penemuan ini sangat penting karena membuka peluang untuk membuat baterai yang lebih kuat namun jauh lebih murah dibanding baterai yang menggunakan kobalt atau nikel yang selama ini menjadi standar. Selain biaya yang lebih rendah, baterai berbasis besi juga lebih ramah lingkungan karena mengurangi kebutuhan bahan logam langka dan berbahaya. Teknologi ini bisa mengubah cara kita menyimpan energi, mulai dari kendaraan listrik hingga perangkat medis dan alat transportasi canggih. Jika pengembangan terus berlanjut, baterai berbasis besi ini bisa menjadi solusi utama di masa depan, menggantikan teknologi lama yang lebih mahal dan sulit diproduksi secara berkelanjutan.

Dengan semakin banyaknya kendaraan listrik, masalah limbah baterai lithium-ion bekas menjadi perhatian besar. Baterai ini mengandung logam penting seperti nikel, kobalt, dan lithium, tapi proses daur ulang tradisional biasanya menghancurkan struktur atom yang membuat baterai efisien. Tim dari Huazhong University of Science and Technology menemukan cara inovatif menggunakan campuran garam cair yang dapat memperbaiki katoda baterai NCM811 tanpa merusak strukturnya. Bahan kimia ini memudahkan ion lithium untuk masuk dan memulihkan kerusakan material. Proses ini memungkinkan baterai mendapatkan kembali kapasitas pengisian hingga 196 mAh per gram, bahkan setelah 200 siklus penggunaan, kapasitasnya masih 76 persen. Hal ini menunjukkan baterai dapat digunakan lebih lama tanpa penurunan performa signifikan. Selain itu, metode ini lebih ramah lingkungan karena bekerja pada suhu rendah dan tidak menggunakan bahan kimia beracun. Hal ini tentu mengurangi konsumsi energi dan polusi dibanding metode daur ulang konvensional. Meski masih dalam tahap laboratorium, metode ini berpotensi membentuk sistem daur ulang tertutup yang memungkinkan baterai bekas langsung diperbaiki dan digunakan kembali, mendukung pengembangan kendaraan listrik yang lebih berkelanjutan di masa depan.

Para peneliti di Jerman berhasil mengembangkan baterai lithium-sulfur solid-state yang bisa membuat kendaraan listrik menjadi lebih ringan, aman, dan hemat energi. Baterai ini menggunakan bahan katoda dari sulfur yang murah dan melimpah sehingga potensi energi yang dihasilkan bisa dua kali lipat lebih tinggi dibanding baterai lithium-ion biasa. Permasalahan utama baterai lithium-sulfur selama ini adalah penggunaan elektrolit cair yang menghasilkan produk sampingan berbahaya, sehingga baterai cepat rusak. Untuk mengatasi hal ini, para ilmuwan menggantikan elektrolit cair tersebut dengan bahan padat yang membuat baterai lebih stabil dan aman selama penggunaan. Dua proyek utama yang mengembangkan teknologi ini adalah AnSiLiS dan TALISSMAN. AnSiLiS bekerja mengembangkan bahan katoda dan anoda yang optimal, sementara TALISSMAN fokus pada produksi berskala besar dan menekan biaya produksi agar lebih terjangkau, di bawah 86 USD per kWh. Teknologi coating DRYtraec yang digunakan memungkinkan proses produksi baterai tanpa menggunakan pelarut dan mengurangi emisi karbon sampai 30 persen. Selain itu, desain baterai ini juga kompatibel dengan lini produksi baterai lithium-ion yang sudah ada, sehingga bisa lebih cepat diserap oleh industri. Baterai lithium-sulfur solid-state ini tidak hanya cocok untuk kendaraan listrik tetapi juga untuk pesawat, drone, dan perangkat portabel yang membutuhkan rasio energi dan berat tinggi. Prototipe pertama dari baterai ini diperkirakan akan siap dalam beberapa tahun mendatang.

Para peneliti di Penn State University mengembangkan elektroda baterai yang lebih tebal dan padat untuk meningkatkan kapasitas energi pada kendaraan listrik. Elektroda ini dibuat agar dapat menjalani siklus pengisian ulang yang berulang tanpa cepat rusak, sehingga baterai menjadi lebih tahan lama. Masalah utama dengan elektroda yang lebih tebal biasanya adalah harus dibuat sangat berpori agar muatan listrik bisa bergerak dengan mudah. Namun, pori-pori tersebut justru mengurangi jumlah bahan aktif yang menyimpan energi sehingga kapasitas baterai menjadi terbatas. Peneliti menemukan solusi dengan menciptakan batas sintetik di dalam elektroda, yang berfungsi seperti reservoir muatan dan mempercepat pergerakan muatan listrik. Hal ini memungkinkan elektroda dibuat lebih tebal dan padat tanpa kehilangan performa baterai. Proses pembuatan elektroda baru ini mengadopsi metode yang diinspirasi dari geologi menggunakan cairan sementara untuk membuat elektroda padat dan kuat. Hasilnya, baterai bisa tahan mati mekanis lebih baik dan meningkatkan daya tahan hingga tiga kali lipat dibanding metode sebelumnya. Baterai dengan elektroda ini berpotensi memiliki densitas energi lebih dari 500 watt-jam per kilogram, yang dapat membuat mobil listrik menempuh jarak jauh lebih lama saat diisi ulang sekali. Selain itu, peneliti juga mengembangkan alat pemantauan tegangan baterai secara real time yang lebih terjangkau dari metode sebelumnya.

Nissan Canada bersama Lithion Technologies meluncurkan program daur ulang baterai kendaraan listrik untuk mendukung ekonomi sirkular dan mengurangi limbah. Program ini fokus pada pengambilan kembali dan pemanfaatan kembali material penting dari baterai EV yang sudah tidak terpakai, sehingga membantu mengurangi penggunaan bahan mentah baru yang berdampak pada lingkungan. Teknologi hidrometalurgi canggih dari Lithion memungkinkan pemisahan dan pemurnian bahan seperti lithium, nikel, kobalt, dan grafit dengan tingkat efisiensi yang sangat tinggi. Proses ini menggunakan sistem berbasis air yang tertutup, sehingga emisi gas rumah kaca dan limbah yang dihasilkan sangat minimal dibandingkan metode daur ulang konvensional yang menggunakan pembakaran. Baterai EV yang dikumpulkan kemudian dibongkar dan dihancurkan untuk menghasilkan 'black mass', yaitu campuran konsentrat logam berharga. Lewat proses kimia yang tepat, materi ini disaring dan diperoleh kembali sebanyak 95 persen bahan baterai dan 98 persen mineral kritis yang digunakan untuk membuat baterai baru. Inisiatif ini juga memperkuat rantai pasokan lokal di Kanada dan mendukung pertumbuhan sektor teknologi bersih. Kolaborasi Nissan dan Lithion menunjukkan komitmen terhadap produksi kendaraan listrik yang berkelanjutan dan usaha menutup siklus penggunaan baterai EV demi mengurangi dampak lingkungan. Dengan tuntutan kendaraan listrik yang terus meningkat, program daur ulang baterai ini penting untuk memastikan pengelolaan limbah yang bertanggung jawab serta menyediakan sumber material yang terus menerus untuk generasi kendaraan listrik berikutnya. Ini adalah langkah strategis dalam membangun masa depan mobilitas yang bersih dan efisien.

LG Energy Solution telah mengembangkan layanan baru bernama B.once, yang dapat menganalisa kesehatan baterai kendaraan listrik secara cepat dan tepat. Layanan ini penting untuk memberikan transparansi dalam pasar kendaraan listrik bekas yang selama ini sulit dalam menilai kondisi baterai. B.once memiliki dua mode diagnosa yaitu Quick Scan yang hanya memerlukan waktu lima menit dan Power Scan yang lebih detail dalam waktu 30 menit. Quick Scan cocok untuk pengecekan cepat di pusat servis atau platform jual beli, sedangkan Power Scan untuk kebutuhan penilaian yang lebih mendalam seperti asuransi dan garansi. Dengan menghubungkan perangkat diagnosa onboard, B.once secara real time mengumpulkan data baterai seperti kapasitas, voltase, dan suhu yang kemudian dianalisis menggunakan data dari lebih dari 30.000 kendaraan listrik. Hal ini meningkatkan akurasi hasil diagnosa. Hasil diagnosa dapat dipantau melalui aplikasi yang juga menyediakan laporan yang mudah dipahami oleh konsumen dan dealer. Revolt, sebuah platform kendaraan listrik bekas, sudah menjadi pengguna awal layanan ini, menandai permulaan adopsi yang lebih luas. LG Energy Solution berencana mengembangkan layanan B.once sebagai bagian dari bisnis BaaS (Battery as a Service) dan berharap dapat memperluas pasar kendaraan listrik dengan menghubungkan diagnosa baterai ke produk asuransi dan keuangan secara global.

Exeed Exlantix ET5 adalah SUV listrik hibrida berukuran sedang yang baru saja diluncurkan di pasar Cina oleh Chery melalui merek premium mereka, Exeed. Mobil ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan keluarga muda yang menginginkan kendaraan modern dengan teknologi canggih dan desain fungsional. SUV ini memiliki ukuran yang sebanding dengan Tesla Model Y dan Hyundai Ioniq 5, menawarkan kenyamanan dan ruang cukup untuk penggunaan sehari-hari. Ditenagai oleh mesin turbo 1,5 liter yang berfungsi sebagai generator serta motor listrik dengan tenaga 261 hp dan torsi 239 lb-ft, ET5 menawarkan performa yang baik dan ramah lingkungan. Baterai lithium-iron-phosphate berkapasitas 32,66 kWh memungkinkan kendaraan ini menempuh jarak sekitar 204.39 km (127 mil) hanya dengan tenaga listrik. Namun, dengan sistem hybridnya, total jarak tempuh bisa mencapai 808 mil, mengatasi masalah jarak tempuh yang sering dikhawatirkan di kendaraan listrik. Sistem bantuan mengemudi Falcon 700 yang dikembangkan bersama Horizon Robotics memanfaatkan chip Journey 6P untuk memberikan pengalaman berkendara yang lebih aman dan mudah. Sistem ini menjadi yang pertama diaplikasikan secara masal di Cina dan menghadirkan teknologi pintar ke segmen SUV keluarga. Dengan fitur dan teknologi yang ditawarkan, Exeed ET5 siap bersaing dengan produk lokal dan global lainnya di segmen SUV mid-size. Kolaborasi antara Chery dan Horizon Robotics mencerminkan fokus tinggi pada kualitas, keselamatan, dan inovasi di pasar otomotif modern.