Dunia memerlukan lebih banyak energi, sebaiknya dalam bentuk yang bersih dan terbarukan.Strategi penyimpanan energi kita saat ini dibentuk oleh baterai litium-ion – yang merupakan teknologi terdepan – namun apa yang bisa kita nantikan di tahun-tahun mendatang?
Mari kita mulai dengan beberapa dasar-dasar baterai.Baterai adalah sekumpulan satu atau lebih sel, yang masing-masing memiliki elektroda positif (katoda), elektroda negatif (anoda), pemisah, dan elektrolit.Penggunaan bahan kimia dan bahan yang berbeda-beda akan mempengaruhi sifat-sifat baterai – berapa banyak energi yang dapat disimpan dan dihasilkan, berapa banyak daya yang dapat disediakan, atau berapa kali baterai dapat dikosongkan dan diisi ulang (disebut juga kapasitas siklus).
Perusahaan baterai terus bereksperimen untuk menemukan bahan kimia yang lebih murah, lebih padat, lebih ringan, dan lebih bertenaga.Kami berbicara dengan Patrick Bernard – Direktur Riset Saft, yang menjelaskan tiga teknologi baterai baru dengan potensi transformatif.
BATERAI LITHIUM-ION GENERASI BARU
Apa itu?
Dalam baterai litium-ion (li-ion), penyimpanan dan pelepasan energi disediakan oleh pergerakan ion litium dari elektroda positif ke elektroda negatif bolak-balik melalui elektrolit.Dalam teknologi ini, elektroda positif berperan sebagai sumber litium awal dan elektroda negatif sebagai host litium.Beberapa bahan kimia dikumpulkan dengan nama baterai li-ion, sebagai hasil seleksi dan optimasi selama puluhan tahun yang mendekati kesempurnaan bahan aktif positif dan negatif.Oksida logam litium atau fosfat adalah bahan yang paling umum digunakan sebagai bahan positif saat ini.Grafit, tetapi juga grafit/silikon atau titanium oksida litium digunakan sebagai bahan negatif.
Dengan material dan desain sel yang sebenarnya, teknologi li-ion diperkirakan akan mencapai batas energi di tahun-tahun mendatang.Namun demikian, penemuan baru-baru ini mengenai kelompok baru bahan aktif yang mengganggu seharusnya membuka batasan yang ada saat ini.Senyawa inovatif ini dapat menyimpan lebih banyak litium dalam elektroda positif dan negatif dan memungkinkan untuk pertama kalinya menggabungkan energi dan daya.Selain itu, dengan senyawa baru ini, kelangkaan dan kekritisan bahan baku juga diperhitungkan.
Apa kelebihannya?
Saat ini, di antara semua teknologi penyimpanan tercanggih, teknologi baterai li-ion memungkinkan tingkat kepadatan energi tertinggi.Performa seperti pengisian daya cepat atau jendela pengoperasian suhu (-50°C hingga 125°C) dapat disesuaikan dengan banyaknya pilihan desain sel dan bahan kimia.Selain itu, baterai li-ion menampilkan keunggulan tambahan seperti self-discharge yang sangat rendah serta masa pakai dan kinerja siklus yang sangat lama, biasanya ribuan siklus pengisian/pengosongan.
Kapan kita bisa mengharapkannya?
Baterai li-ion canggih generasi baru diharapkan akan digunakan sebelum baterai solid state generasi pertama.Mereka ideal untuk digunakan dalam aplikasi seperti Sistem Penyimpanan Energi untukenergi terbarukandan transportasi (laut, kereta api,penerbangandan mobilitas off-road) yang memerlukan energi tinggi, tenaga tinggi, dan keselamatan.
BATERAI LITHIUM-SULFUR
Apa itu?
Dalam baterai li-ion, ion litium disimpan dalam bahan aktif yang bertindak sebagai struktur inang yang stabil selama pengisian dan pengosongan.Dalam baterai litium-sulfur (Li-S), tidak ada struktur induk.Saat pemakaian, anoda litium dikonsumsi dan belerang diubah menjadi berbagai senyawa kimia;selama pengisian, proses sebaliknya terjadi.
Apa kelebihannya?
Baterai Li-S menggunakan bahan aktif yang sangat ringan: belerang di elektroda positif dan logam litium sebagai elektroda negatif.Inilah sebabnya mengapa kepadatan energi teoritisnya sangat tinggi: empat kali lebih besar dibandingkan lithium-ion.Hal ini membuatnya cocok untuk industri penerbangan dan luar angkasa.
Saft telah memilih dan menyukai teknologi Li-S yang paling menjanjikan berdasarkan elektrolit padat.Jalur teknis ini menghadirkan kepadatan energi yang sangat tinggi, umur panjang dan mengatasi kelemahan utama Li-S berbasis cairan (masa pakai terbatas, selfdischarge tinggi,…).
Selain itu, teknologi ini merupakan pelengkap dari lithium-ion solid state berkat kepadatan energi gravimetri yang unggul (+30% dipertaruhkan dalam Wh/kg).
Kapan kita bisa mengharapkannya?
Hambatan teknologi utama telah diatasi dan tingkat kematangan berkembang sangat cepat menuju prototipe skala penuh.
Untuk aplikasi yang membutuhkan masa pakai baterai yang lama, teknologi ini diperkirakan akan memasuki pasar setelah lithium-ion solid state.
BATERAI PADAT
Apa itu?
Baterai solid state mewakili perubahan paradigma dalam hal teknologi.Dalam baterai li-ion modern, ion berpindah dari satu elektroda ke elektroda lainnya melintasi cairan elektrolit (juga disebut konduktivitas ionik).Pada baterai solid state, elektrolit cair digantikan oleh senyawa padat yang memungkinkan ion litium bermigrasi di dalamnya.Konsep ini masih jauh dari kata baru, namun selama 10 tahun terakhir – berkat penelitian intensif di seluruh dunia – kelompok elektrolit padat baru telah ditemukan dengan konduktivitas ionik yang sangat tinggi, serupa dengan elektrolit cair, sehingga hambatan teknologi khusus ini dapat diatasi.
Hari ini,amanUpaya Penelitian & Pengembangan fokus pada 2 jenis bahan utama: polimer dan senyawa anorganik, dengan tujuan sinergi sifat fisiko-kimia seperti kemampuan proses, stabilitas, konduktivitas …
Apa kelebihannya?
Keuntungan besar yang pertama adalah peningkatan nyata dalam keamanan pada tingkat sel dan baterai: elektrolit padat tidak mudah terbakar saat dipanaskan, tidak seperti elektrolit cair.Kedua, hal ini memungkinkan penggunaan material berkapasitas tinggi dan bertegangan tinggi yang inovatif, sehingga memungkinkan baterai lebih padat, lebih ringan, dan memiliki umur simpan lebih baik karena berkurangnya self-discharge.Selain itu, pada tingkat sistem, hal ini akan memberikan keuntungan tambahan seperti mekanika yang disederhanakan serta manajemen termal dan keselamatan.
Karena baterai dapat menunjukkan rasio daya terhadap berat yang tinggi, baterai mungkin ideal untuk digunakan pada kendaraan listrik.
Kapan kita bisa mengharapkannya?
Beberapa jenis baterai solid state kemungkinan akan memasuki pasar seiring dengan kemajuan teknologi yang terus berlanjut.Yang pertama adalah baterai solid state dengan anoda berbasis grafit, yang menghadirkan peningkatan kinerja energi dan keamanan.Pada waktunya, teknologi baterai solid state yang lebih ringan menggunakan anoda lithium metalik akan tersedia secara komersial.
Waktu posting: 03 Agustus-2022