Peneliti Tiongkok berhasil mengembangkan baterai solid-state lithium-metal dengan densitas energi 451,5 Wh/kg dan kemampuan pengisian daya ultra-cepat dalam tiga menit.
Peneliti dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (Chinese Academy of Sciences) mengumumkan pengembangan baterai solid-state lithium-metal baru yang menjanjikan.
Baterai ini diklaim mampu mencapai densitas energi 451,5 Wh/kg dengan performa pengisian daya super cepat yang stabil.
Hasil riset ini diterbitkan dalam Journal of the American Chemical Society dengan judul "Polymer-modulated solvation chemistry via compatibilizing-solvent plasticization for stable high-energy lithium metal batteries."
Fokus utama penelitian adalah pada elektrolit polimer berbasis polyvinylidene fluoride (PVDF).
PVDF dipilih karena stabilitas oksidasi dan konduktivitas ioniknya yang baik, menjadikannya material yang banyak diteliti untuk baterai solid-state.
Namun, plastisizer konvensional yang digunakan dalam elektrolit PVDF seringkali memiliki stabilitas elektrokimia yang buruk.
Hal ini menyebabkan dekomposisi berkelanjutan pada antarmuka elektroda, yang membatasi kompatibilitas dengan anoda lithium metal dan katoda bertegangan tinggi.
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti mengembangkan strategi "compatibilizing-solvent plasticization".
Proses ini melibatkan pengenalan pelarut kompatibel yang mudah menguap. Pelarut ini sementara meningkatkan kompatibilitas antara polimer dan plastisizer stabil selama persiapan elektrolit.
Setelah pelarut menguap saat pembentukan film, plastisizer akan tetap terperangkap dalam jaringan polimer.
Pendekatan ini diklaim memungkinkan pembentukan lapisan antarmuka yang kaya lithium fluoride (LiF) sekaligus mengurangi reaksi samping pada kedua elektroda.
Hasilnya adalah baterai yang lebih stabil dan efisien.
Baterai ini menunjukkan performa yang mengesankan. Dalam pengujian, baterai mampu mempertahankan siklus stabil hingga 700 kali dengan retensi kapasitas 81,9%.
Pengujian ini dilakukan saat dipasangkan dengan katoda nikel tinggi 4,7V pada tingkat pengisian daya 20C.
Tingkat 20C ini setara dengan siklus pengisian dan pengosongan daya yang sangat cepat, yaitu sekitar tiga menit.
Kemampuan ini sangat krusial untuk aplikasi kendaraan listrik (EV) di masa depan.
Tim peneliti juga mendemonstrasikan sel kantong (pouch cell) dengan tingkat ampere-jam menggunakan anoda lithium metal tipis. Sel kantong ini berhasil mencapai densitas energi 451,5 Wh/kg.
Angka ini jauh melampaui densitas energi sel baterai EV komersial saat ini yang umumnya sekitar 200 Wh/kg, seperti yang digunakan pada baterai lithium iron phosphate (LFP).
Selain performa energi yang tinggi, sel kantong ini juga lolos uji penetrasi paku (nail-penetration test). Uji ini merupakan indikator penting untuk keselamatan intrinsik baterai.
Keberhasilan dalam uji ini menunjukkan potensi keamanan yang tinggi dari teknologi baterai solid-state yang dikembangkan.
Industri Baterai Tiongkok Bergejolak
Pengembangan baterai solid-state ini menambah daftar panjang inovasi dari perusahaan dan institusi riset baterai di Tiongkok.
Industri baterai di negara tersebut terus berlomba untuk mencapai target densitas energi yang lebih tinggi.
Ganfeng Lithium sebelumnya melaporkan baterai solid-state mereka yang mencapai 400 Wh/kg telah melampaui 1.100 siklus dan menyelesaikan validasi teknik.
Perusahaan ini juga telah memulai produksi skala kecil untuk produk kelas 500 Wh/kg.
Startup Tiongkok, Pure Lithium, juga mengumumkan bahwa baterai solid-state mereka tetap beroperasi setelah uji pemotongan (cut test), dengan kapasitas produksi tahunan mencapai 500 MWh.
Beberapa pemasok baterai terkemuka di Tiongkok menargetkan komersialisasi teknologi baterai solid-state antara tahun 2026 hingga 2027.
CATL, produsen baterai terbesar di dunia, telah mengungkapkan upaya produksi uji coba untuk sel solid-state 500 Wh/kg.
Perusahaan lain seperti Sunwoda dan Farasis Energy juga mengumumkan target pengembangan baterai solid-state dengan densitas energi 400-500 Wh/kg.
Dominasi LFP di Pasar EV Tiongkok
Meskipun riset baterai solid-state terus berkembang pesat, pasar baterai kendaraan listrik di Tiongkok masih didominasi oleh kimia lithium iron phosphate (LFP).
Data dari China EV DataTracker menunjukkan dominasi ini.
CATL memimpin pasar baterai LFP di Tiongkok dengan kapasitas terpasang 19,53 GWh, menguasai 38,9% pangsa pasar.
BYD menempati posisi kedua dengan 10,49 GWh dan pangsa pasar 20,9%.
Gotion High-tech mencatat instalasi 4,03 GWh dengan pangsa pasar 8,0%. CALB menyusul dengan 3,32 GWh, diikuti oleh Eve Energy dengan 3,02 GWh.
Rept Battero Energy mencapai 2,14 GWh, sementara Zenergy mencatat 1,91 GWh dan Energee 1,83 GWh.
Sunwoda melaporkan instalasi LFP sebesar 1,47 GWh dengan pangsa pasar 2,9%, sembari terus mengembangkan baterai solid-state.
Yinpai Battery melengkapi sepuluh pemasok teratas dengan 0,9 GWh.
Beberapa pemasok berukuran menengah menunjukkan pertumbuhan tahunan yang kuat.
Rept Battero Energy meningkatkan instalasi sebesar 45,6% YoY, Zenergy naik 57,9%, dan Yinpai Battery mengalami pertumbuhan lebih dari dua kali lipat dengan 109,3% YoY.
Perkembangan baterai solid-state ini diharapkan dapat mengubah lanskap pasar baterai EV di masa depan, menawarkan solusi yang lebih aman, ringan, dan memiliki jangkauan lebih jauh.