China merangkul revolusi baterai solid-state generasi berikutnya dengan terobosan teknologi

SHANGHAI -- Dalam kemajuan signifikan yang dapat membentuk kembali masa depan kendaraan listrik, para peneliti China telah mengidentifikasi mekanisme di balik kegagalan baterai lithium padat.

Hal ini terjadi ketika China telah bangkit menjadi pemimpin global dalam industri baterai lithium. Negara ini sekarang berlomba dengan saingannya di dunia internasional, terutama dari Jepang dan Republik Korea, untuk merangkul teknologi baterai generasi berikutnya.

Baterai padat, yang secara luas dianggap sebagai salah satu solusi paling menjanjikan dalam dekade mendatang, dapat merevolusi penyimpanan energi. Namun, mengatasi kendala teknis mereka tetap menjadi tantangan terbesar saat ini.

MENEMUKAN AKAR PENYEBAB

Tidak seperti elektrolit cair yang digunakan dalam baterai konvensional, elektrolit padat kesulitan menyerap tekanan yang disebabkan oleh ekspansi dan kontraksi lithium selama siklus pengisian.

Tekanan ini dapat menyebabkan retakan atau pembentukan dendrit -- struktur kecil seperti jarum yang dapat memicu hubungan pendek -- sehingga menimbulkan tantangan besar bagi industrialisasi teknologi.

Dalam studi baru mereka, para peneliti dari Universitas Tongji dan Universitas Sains dan Teknologi Huazhong menemukan bahwa kegagalan baterai padat sangat terkait dengan kelelahan siklus anoda logam lithium.

Mereka juga mengamati bahwa kelelahan ini mematuhi prinsip mekanik yang jelas, seperti berulang kali menekuk klip kertas melemahkannya hingga akhirnya patah.

Penemuan ini, yang diterbitkan pada hari Jumat di jurnal Science, memberikan kerangka kerja kuantitatif untuk memprediksi siklus hidup baterai dan membuka jalan baru untuk merancang sistem penyimpanan energi yang lebih tahan lama.

"Karya ini mengakui pentingnya kelelahan dalam kinerja anoda logam lithium dalam baterai padat," catat Jagjit Nanda dan Sergiy Kalnaus, dua ilmuwan baterai AS, dalam perspektif tentang penelitian tersebut.

REVOLUSI BATERAI

Penelitian ini menggarisbawahi investasi R&D China yang berkelanjutan dalam elektrokimia dalam beberapa tahun terakhir. Terobosan ini sekarang mendorong keunggulan industri China dan menyiapkan panggung bagi negara untuk mengulangi kesuksesannya dalam revolusi teknologi baterai yang akan datang.

Baterai padat, menggunakan elektrolit padat alih-alih yang cair, mencapai kepadatan energi yang jauh lebih tinggi (hingga 500 Wh/kg) daripada baterai lithium-ion cair tradisional (200-300 Wh/kg). Hal ini memberikan lebih banyak energi dalam volume yang sama dan mengurangi ukuran baterai.

Mereka juga menampilkan stabilitas termal yang lebih baik, tidak mudah terbakar, dan tidak ada risiko kebocoran cairan, secara signifikan mengurangi risiko penyalaan sendiri dan ledakan.

Ouyang Minggao, seorang ahli sistem tenaga energi baru dan seorang profesor di Universitas Tsinghua, memprediksi bahwa mencapai kepadatan energi 500 Wh/kg akan bergantung pada kemajuan kritis dalam ilmu material, dengan tahun 2027 akan menjadi tahun penting untuk inovasi terobosan.

Raksasa baterai China CATL dan BYD telah menetapkan tahun 2027 sebagai target mereka untuk produksi skala kecil baterai padat.

Tim ilmiah mengintensifkan kolaborasi mereka dengan perusahaan baterai garis depan untuk mempercepat komersialisasi teknologi.

Institut Teknologi Lanjutan Shenzhen di bawah Akademi Ilmu Pengetahuan China telah menandatangani perjanjian kerja sama dengan BYD, yang berfokus pada bidang-bidang mutakhir seperti baterai padat.

Sun Huajun, CTO divisi baterai BYD, memprediksi bahwa baterai padat akan mencapai aplikasi skala besar sekitar tahun 2030.

Keunggulan China dalam memproduksi massal baterai padat-sepenuhnya terletak pada skala industri dan pasarnya yang luas.

"Dengan rantai industri terlengkap, pasar terbesar, dan sebagian besar peneliti, kami sangat percaya diri dengan pendekatan dan peta jalan China untuk teknologi ini," kata Zu Sijie, wakil presiden SAIC Motor.