Perkembangan baterai kendaraan listrik mulai bergerak ke arah yang sedikit berbeda dari perkiraan beberapa tahun lalu. Persaingan kini bukan lagi sekadar antara baterai lithium-ion elektrolit cair dan solid-state, karena teknologi semi-solid mulai lebih dahulu diterapkan pada kendaraan.
Arsitektur semi-solid menjadi jalan tengah untuk memperoleh sebagian keuntungan baterai generasi baru tanpa harus langsung menuntaskan persoalan teknis pada all-solid-state. Salah satu tantangan terbesarnya adalah menjaga elektrolit atau separator padat tetap menempel sangat rapat dengan elektroda agar sel bekerja sebagaimana mestinya.
Kebutuhan tersebut sering kali mengharuskan sel mendapatkan tekanan cukup tinggi. Karena itu, baterai berbasis keramik atau sulfida dengan lithium-metal yang menjanjikan jarak tempuh panjang dan pengisian sangat cepat masih membutuhkan waktu sebelum diproduksi secara luas.
Nio Sempat Produksi Baterai Semi-Solid 150 kWh
Nio termasuk produsen yang sudah membawa teknologi semi-solid ke kendaraan. Pada 2024, perusahaan asal China itu memproduksi battery pack WELION berkapasitas 150 kWh dengan kepadatan energi 260 Wh/kg.
Konsep awalnya memungkinkan pemilik kendaraan menyewa baterai tersebut ketika membutuhkan perjalanan jarak jauh melalui sistem battery swapping. Namun, permintaan yang rendah membuat produksinya dihentikan setelah hanya beberapa ratus unit dibuat.
SAIC mengambil jalur serupa bersama pemasok baterai QingTao Energy. Keduanya mengembangkan battery pack semi-solid untuk IM Motors L6 Lightyear Max.
Baterai berkapasitas 130 kWh tersebut diklaim mampu membawa mobil menempuh 621 mil berdasarkan standar CLTC. Pengisian pada daya 400 kW disebut dapat menambahkan jarak tempuh setara 249 mil dalam waktu 12 menit.
Toyota Mengejar Baterai All-Solid-State
Toyota memilih pengembangan all-solid-state bersama Idemitsu Kosan. Sel yang sedang dikerjakan menggunakan katoda berenergi tinggi yang jenisnya belum diungkap, elektrolit padat berbasis sulfida, serta material anoda yang juga belum diumumkan dan diperkirakan menggunakan lithium.
Persiapannya sudah bergerak menuju tahap industri. Fasilitas percontohan untuk memproduksi elektrolit sedang dibangun, sementara rantai pasokan untuk teknologi tersebut mulai disiapkan.
CATL juga menjalankan beberapa jalur pengembangan sekaligus bersama sejumlah produsen kendaraan. Perusahaan baterai asal China itu mengerjakan teknologi semi-solid dan condensed-matter dengan kimia high-nickel serta anoda kaya silikon.
Untuk pengembangan jangka lebih panjang, CATL turut melakukan penelitian pada lithium-metal. Pendekatan ini menunjukkan bahwa teknologi baterai menuju solid-state kemungkinan akan berkembang melalui beberapa tahap, bukan satu lompatan langsung.
Samsung SDI Targetkan Produksi Massal pada 2027
Samsung SDI mengembangkan baterai all-solid-state bersama BMW dan sejumlah mitra lainnya. Teknologi tersebut dilaporkan memakai desain anodeless atau lithium-metal berbasis oksida yang dipasangkan dengan katoda high-nickel.
Jalur produksi percontohan sudah beroperasi. Samsung SDI sebelumnya menetapkan 2027 sebagai target untuk memasuki produksi massal teknologi tersebut.
Volkswagen Group melalui PowerCo menempuh pendekatan berbeda bersama QuantumScape. Desain sel mereka memakai current collector tembaga murni yang membentuk lapisan lithium-metal ketika baterai menjalani siklus pengisian pertamanya.
Separator keramik padat digunakan untuk mencegah pertumbuhan dendrit dari sisi anoda. Di bagian katoda masih terdapat catholyte cair yang mempertahankan kontak dengan partikel katoda ketika sel bekerja di bawah stack pressure sekitar 50 psi.
Teknologi PowerCo dan QuantumScape sudah diperagakan menggunakan sepeda motor Ducati. Kesepakatan lisensi manufaktur untuk teknologi sel tersebut juga telah ditandatangani.
Mercedes-Benz Sudah Tempuh 749 Mil dengan Baterai Factorial
Mercedes-Benz bersama Factorial Energy telah menguji paket baterai dengan katoda berkapasitas tinggi, anoda lithium-metal, dan elektrolit quasi-solid-state FEST. Detail komposisi elektrolit tersebut belum diungkap.
Sistem ini membutuhkan aktuator pneumatik untuk mempertahankan tekanan pada baterai. Besarnya tekanan tidak disebutkan, tetapi diperkirakan lebih tinggi dibandingkan kebutuhan sel yang dikembangkan Volkswagen dan QuantumScape.
Integrasinya pada kendaraan sudah diuji menggunakan prototipe Mercedes-Benz EQS. Mobil tersebut berhasil menempuh 749 mil dalam sekali pengisian baterai.
Factorial tidak hanya bekerja dengan Mercedes-Benz. Stellantis juga telah memperkenalkan kendaraan uji Charger Daytona yang menggunakan sel FEST dari perusahaan tersebut.
BMW Uji Teknologi Solid-State pada i7
BMW juga mempunyai jalur pengembangan lain bersama Solid Power. Keduanya mengembangkan arsitektur all-solid-state dengan elektrolit padat berbasis sulfida dan teknologi lithium-metal.
Rincian teknis mengenai sistem tersebut masih terbatas. Namun, baterainya telah didemonstrasikan pada BMW i7 dengan menggunakan sel berukuran otomotif.
Berbagai proyek itu memperlihatkan perbedaan tingkat kesiapan teknologi baterai generasi berikutnya. Semi-solid sudah digunakan pada kendaraan dan menjalani pengujian nyata, sedangkan sejumlah desain all-solid-state masih berada pada tahap pilot, demonstrasi, dan persiapan produksi.
Untuk beberapa tahun ke depan, perkembangan baterai EV karena itu kemungkinan tidak langsung berpindah sepenuhnya dari elektrolit cair menuju solid-state murni. Semi-solid dan quasi-solid lebih dulu menjadi penghubung, sementara produsen terus menyelesaikan persoalan tekanan, material, proses manufaktur, dan integrasi pada kendaraan untuk teknologi all-solid-state.
