Baterai kendaraan listrik generasi berikutnya, dengan jangkauan yang lebih luas dan keamanan yang lebih baik, dapat muncul dalam bentuk logam lithium, solid-state teknologi.
Tetapi pertanyaan kunci tentang catu daya yang menjanjikan ini perlu dijawab sebelum dapat membuat lompatan dari laboratorium ke fasilitas manufaktur, menurut peneliti University of Michigan. Dan dengan upaya untuk membawa kendaraan listrik ke sebagian besar populasi, kata mereka, pertanyaan-pertanyaan itu perlu dijawab dengan cepat.
Jeff Sakamoto dan Neil Dasgupta, profesor teknik mesin UM, telah memimpin peneliti pada logam lithium, baterai solid-state selama dekade terakhir. Dalam bagian perspektif di jurnal Joule, Sakamoto, dan Dasgupta menyusun pertanyaan utama yang dihadapi teknologi. Untuk mengembangkan pertanyaan, mereka bekerja sama erat dengan para pemimpin di industri otomotif.
Produsen mobil besar menggunakan kendaraan listrik tahun ini, dengan banyak yang mengumumkan rencana untuk menghentikan mobil bermesin pembakaran internal di tahun-tahun mendatang. Baterai lithium-ion memungkinkan EV paling awal dan tetap menjadi catu daya paling umum untuk model terbaru yang keluar dari jalur perakitan.
Baterai lithium-ion tersebut mendekati kinerja puncaknya dalam hal jangkauan EV dengan sekali pengisian daya. Dan mereka datang dengan kebutuhan akan sistem manajemen baterai yang berat dan besar—tanpanya ada risiko kebakaran di dalam pesawat. Dengan memanfaatkan logam lithium untuk anoda baterai bersama dengan keramik untuk elektrolit, para peneliti telah menunjukkan potensi untuk menggandakan jangkauan EV untuk baterai ukuran yang sama sekaligus secara dramatis mengurangi potensi kebakaran.
“Kemajuan luar biasa dalam memajukan baterai solid-state logam lithium telah dibuat selama dekade terakhir,” kata Sakamoto. “Namun, beberapa tantangan tetap ada di jalur komersialisasi teknologi, terutama untuk EV.”
Pertanyaan yang perlu dijawab untuk memanfaatkan potensi itu antara lain:
- Bagaimana kita bisa memproduksi keramik, yang rapuh, dalam lembaran logam lithium yang sangat besar dan setipis kertas yang dibutuhkan baterai? Apakah penggunaan keramik baterai logam lithium, yang membutuhkan energi untuk memanaskannya hingga lebih dari 2,000 derajat Fahrenheit selama pembuatan, mengimbangi manfaat lingkungan mereka dalam kendaraan listrik?
- Dapatkah keramik dan proses yang digunakan untuk memproduksinya disesuaikan untuk memperhitungkan cacat, seperti retak, dengan cara yang tidak memaksa produsen baterai dan pembuat mobil untuk mengubah operasi mereka secara drastis?
- Baterai solid-state logam lithium tidak memerlukan sistem manajemen baterai yang berat dan besar yang dibutuhkan baterai lithium-ion untuk mempertahankan daya tahan dan mengurangi risiko kebakaran. Bagaimana pengurangan massa dan volume sistem manajemen baterai—atau pelepasannya sama sekali—mempengaruhi kinerja dan daya tahan baterai solid-state?
- Logam litium harus selalu bersentuhan dengan elektrolit keramik, yang berarti perangkat keras tambahan diperlukan untuk menerapkan tekanan untuk mempertahankan kontak. Apa arti perangkat keras tambahan untuk kinerja paket baterai?
Sakamoto, yang memiliki perusahaan rintisan sendiri yang berfokus pada lithium baterai solid-state logam, mengatakan teknologi sedang mengalami momen sekarang. Tetapi antusiasme yang mendorong momen itu, katanya, tidak boleh mendahului dirinya sendiri.
Makalah ini berjudul, "Transisi baterai solid-state dari lab ke pasar: menghubungkan mekanika elektro-kimia dengan pertimbangan praktis."