Telset.id – Sebuah tim peneliti gabungan dari Tianmushan Laboratory dan Tsinghua University berhasil mengembangkan baterai lithium metal pouch cell dengan kepadatan energi mencapai 602,5 Wh/kg. Temuan yang dipublikasikan di jurnal Nature Communications ini hampir dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan kepadatan energi yang digunakan mayoritas mobil listrik saat ini.
Terobosan ini menjadi angin segar bagi industri kendaraan listrik yang selama ini terbebani oleh bobot baterai konvensional. Baterai lithium-ion dengan anoda grafit yang umum digunakan saat ini sudah mendekati batas teoritisnya, yakni sekitar 350 Wh/kg. Keterbatasan ini memaksa produsen mobil untuk membangun kendaraan yang semakin berat demi mendapatkan jarak tempuh yang memadai.
Sebagai gambaran, Porsche Taycan GTS memiliki bobot kosong 2.360 kg, Tesla Model S Plaid berbobot 2.178 kg, dan Lotus Emeya mencapai 2.650 kg. Meskipun telah dilengkapi air springs dan rear-wheel steering, hukum fisika tetap tidak bisa dibohongi.
Solusi Instabilitas Baterai Lithium Metal
Mengganti anoda grafit konvensional dengan lithium metal murni memang telah lama menjadi incaran para peneliti. Secara teori, menghilangkan host karbon yang berat memberikan peningkatan energi yang astronomis. Namun dalam praktiknya, baterai lithium metal memiliki masalah serius: saat tegangan tinggi dialirkan, elektrolit cair terurai menjadi lumpur tidak stabil dan memicu pertumbuhan dendrit lithium—struktur kristal mikroskopis berbentuk jarum yang dapat menembus separator, menyebabkan korsleting dan thermal runaway.
Tim peneliti dari Tsinghua dan Tianmushan memecahkan masalah instabilitas ini pada batas molekuler. Mereka merancang aditif elektrolit yang menciptakan “additive-strong coordination solvation structure”. Secara sederhana, aditif ini bertindak seperti penjaga keamanan mikroskopis: di sisi katoda, ia membentuk lapisan pelindung ultra-tipis yang melindungi material dari degradasi tegangan tinggi. Sementara di sisi anoda lithium metal, ia menciptakan lapisan solid-electrolyte yang kuat yang mencegah pertumbuhan dendrit, mempercepat transfer ion lithium, dan mengatasi masalah keamanan.
Hasil pengujian menunjukkan angka yang menarik. Menggunakan konfigurasi pouch cell 10Ah dengan katoda ternary nikel tinggi, sel menghasilkan 550,7 Wh/kg dengan retensi kapasitas 80% setelah 180 siklus. Ketika peneliti memasangkan elektrolit mereka dengan katoda berbasis mangan kaya lithium, energi melonjak ke 602,5 Wh/kg—peningkatan efisiensi lebih dari 50% dibandingkan sel daya arus utama.
Baca Juga:
Fokus pada Penerbangan Listrik
Menariknya, penelitian ini didanai dan digerakkan oleh Tianmushan Laboratory, sebuah institusi yang fokus pada aeronautika dan “low-altitude economy”. Meskipun banyak keluhan tentang mobil sedan berat di jalanan berkelok, kebutuhan paling mendesak akan kepadatan energi tinggi justru datang dari sektor penerbangan listrik.
Pesawat electric vertical take-off and landing (eVTOL) dan drone komersial jarak jauh tidak bisa mengakali fisika dengan anti-roll bar yang lebih kaku. Ketika pesawat kehabisan daya baterai, ia tidak bisa berhenti di pom bensin; ia akan jatuh dari langit. Membawa baterai 600 kg untuk mengangkut dua penumpang adalah jalan buntu komersial untuk mobilitas udara.
CATL memang telah merambah ruang ini dengan baterai condensed matter hingga 350 Wh/kg untuk aplikasi penerbangan, meskipun biaya produksinya sangat tinggi. CATL juga pernah mengemukakan teori tentang kimia lithium-air yang bisa mencapai 12.000 Wh/kg—angka yang setara bensin di atas kertas—namun itu masih jauh dari kenyataan. Di dunia nyata, 600 Wh/kg adalah titik dasar di mana penerbangan listrik berhenti menjadi gimmick dan menjadi moda transportasi yang layak.
Namun sebelum membayangkan mobil sport listrik ringan muncul di showroom musim panas mendatang, ada realita yang perlu dipertimbangkan. Bertahan 180 siklus pengisian dengan retensi 80% di sel pouch cell laboratorium adalah pencapaian akademis yang hebat, tetapi masih jauh dari kebutuhan transportasi darat.
Produsen mobil menuntut paket baterai yang mampu melalui 1.000 hingga 1.500 siklus pengisian cepat DC berdaya tinggi tanpa masalah. Kimia baterai juga harus bertahan dari guncangan jalan berlubang, kejutan termal, dan bertahun-tahun penggunaan. Skala produksi aditif elektrolit terfluorinasi dari bangku laboratorium ke jutaan sel otomotif adalah masalah industri yang belum terpecahkan.
Namun jika suatu hari arsitektur lithium metal ini berhasil melangkah dari ruang bersih ke produksi massal, implikasinya bagi mobil sangat menggoda. Bayangkan memangkas massa baterai paket 100 kWh dari sekitar 650 kg menjadi kurang dari 200 kg. Kita bisa kembali ke mobil performa ringan—Xiaomi SU7 Ultra berkekuatan 1.500 tenaga kuda yang lebih ringan 400 kg?
Seketika, mobil sport listrik bisa kembali kompak dan komunikatif melalui sasisnya, memungkinkan tenaga listriknya bekerja maksimal tanpa membuat rem cepat habis. Kita mungkin akhirnya melihat mobil listrik yang tidak membutuhkan tenaga kuda empat digit hanya untuk menutupi obesitasnya sendiri.
Perkembangan baterai lithium metal ini juga memperkuat persaingan teknologi baterai global. Sebelumnya, Geely membawa baterai solid-state 500 Wh/kg ke mobil tahun depan, sementara pabrik elektrolit baterai pertama di AS mulai dibangun di Kentucky. Di sisi lain, baterai sodium-ion juga mulai menunjukkan perkembangan sebagai alternatif lithium-ion.
Komentar
Belum ada komentar.