CATL menjadikan lithium-udara sebagai riset jangka panjang. Klaim jangkauan 2.000 km masih teoretis dan menghadapi hambatan engineering untuk mobil penumpang.
CATL menempatkan teknologi baterai lithium-udara sebagai cadangan riset eksploratif jangka panjang, tanpa jadwal produksi komersial.
Klaim bahwa baterai ini bisa memberi jangkauan hingga 2.000 km bagi kendaraan listrik kembali mencuat lewat laporan media teknologi Tiongkok, IT Home.
Namun angka tersebut menggambarkan potensi elektrokimia, bukan performa baterai utuh yang terpasang di mobil.
Keterkaitan dengan CATL berasal dari Chief Scientist Wu Kai yang menyebut lithium-udara sebagai arah riset jangka panjang di 2026 Equipment Powerhouse Forum.
Dalam peta jalan baterai CATL, sodium-ion dan all-solid-state berada lebih dekat ke komersialisasi, sementara lithium-udara masih prospek riset.
CATL belum mengumumkan target mobil produksi berjangkauan 2.000 km maupun jadwal peluncuran komersial untuk teknologi ini.
Cara kerja dan angka teoretis
Baterai lithium-ion konvensional menyimpan lithium di dua elektroda, dengan ion lithium bergerak antara anoda dan katoda saat pengisian dan pengosongan.
Baterai lithium-udara memakai lithium metal sebagai elektroda negatif dan oksigen dari lingkungan sebagai reaktan positif.
Saat pengosongan, lithium bereaksi dengan oksigen membentuk lithium peroksida (Li₂O₂) di dalam katoda berpori.
Pengisian membalik reaksi tersebut, melepaskan oksigen dan mengembalikan ion lithium ke anoda.
Mengambil oksigen dari luar sel, bukan menyimpannya dalam material katoda konvensional, membuat kimia ini memiliki energi spesifik teoretis tinggi.
Angka 3.505 Wh/kg yang sering dikutip terkait reaksi lithium peroksida teoretis dan mencakup massa oksigen reaktan.
Angka lebih tinggi mendekati 12.000 Wh/kg memakai batas perhitungan berbeda yang mengecualikan massa oksigen.
Keduanya bukan energi density baterai otomotif lengkap, karena elektrolit, elektroda, komponen pelindung, dan peralatan manajemen udara menambah bobot dan volume.
Tiga hambatan engineering untuk mobil penumpang
Baterai lithium-udara membutuhkan oksigen sekaligus harus membatasi paparan terhadap kelembapan dan karbon dioksida.
Kontaminan itu dapat memicu reaksi tak diinginkan yang merusak anoda lithium, elektrolit, dan katoda.
Kelembapan dapat bereaksi dengan lithium metal, sedangkan karbon dioksida dapat membentuk lithium karbonat (Li₂CO₃).
Endapan di dalam katoda berpori dapat menghambat transportasi oksigen dan mengurangi kapasitas yang bisa dipakai.
Sistem otomotif karena itu perlu asupan udara terkontrol, filtrasi, dan pengelolaan kelembapan, berpotensi ditambah peralatan penanganan gas.
Komponen ini menambah bobot dan volume sekaligus mengonsumsi energi.
Studi 2023 di Journal of Energy Storage mengusulkan sistem balance-of-plant mekanis untuk kendaraan lithium-udara.
Studi itu memperkirakan peralatan pendukung mengonsumsi 5,4% daya baterai dalam konfigurasi kendaraan yang diusulkan.
Angka tersebut spesifik desain, tetapi menggambarkan tambahan kebutuhan energi untuk mengoperasikan sel lithium-udara di kendaraan.
Lithium peroksida harus disingkirkan dari katoda saat pengisian.
Membalik reaksi pengosongan membutuhkan energi tambahan dan dapat menghasilkan spesies oksigen reaktif yang menyerang elektrolit serta komponen sel lain.
Reaksi samping ini berkontribusi pada kehilangan kapasitas dan umur siklus terbatas.
Anoda lithium metal juga menghadapi ketidakstabilan selama deposisi dan pelepasan lithium berulang.
Energi density awal yang tinggi karena itu tidak menjamin performa andal selama ratusan atau ribuan siklus.
Efisiensi round-trip yang lebih rendah meningkatkan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah listrik yang bisa dipakai.
Sebagian kerugian muncul sebagai panas, meningkatkan kebutuhan manajemen termal, sementara peralatan penanganan udara menambah konsumsi parasitik.
Kebutuhan pendinginan juga harus dipertimbangkan bersama bobot baterai, volume, dan efisiensi kendaraan.
Energi spesifik mengukur berapa banyak energi yang disimpan per satuan massa, sedangkan densitas energi volumetrik mengukur penyimpanan dalam ruang tertentu.
Densitas daya menentukan seberapa cepat energi itu dapat dilepaskan.
Mobil penumpang membutuhkan ketiganya.
Baterai dengan energi spesifik luar biasa tetapi keluaran daya buruk atau densitas volumetrik rendah tidak otomatis cocok untuk platform kendaraan.
Baterai juga harus memberikan daya cukup untuk akselerasi, menyalip, dan berkendara berkelanjutan dalam ruang baterai yang tersedia.
Battery swapping tidak menyelesaikan keterbatasan ini.
Meski dapat memutar paket baterai antar kendaraan dan stasiun pengisian, metode ini tidak bisa membalik dekomposisi kimia, memulihkan elektrolit rusak, atau menghilangkan endapan ireversibel di elektroda yang terdegradasi.
Riset solid-state juga menjadi bagian dari kisah lithium-udara.
Baterai lithium-udara bukan sekadar pesaing baterai solid-state.
Peneliti juga menyelidiki elektrolit padat dalam arsitektur lithium-udara untuk melindungi anoda lithium dan menstabilkan reaksi elektrokimia.
Riset Argonne dan Illinois Tech menunjukkan salah satu pendekatan tersebut, memakai elektrolit padat komposit berbasis nanopartikel mengandung lithium yang tertanam dalam matriks polimer.
Ini tidak membuktikan bahwa keramik tertentu seperti garnet LLZO menjadi prasyarat universal untuk teknologi lithium-udara.
Baterai lithium-udara dan baterai lithium-ion solid-state konvensional juga tetap merupakan teknologi yang fundamental berbeda.
Prioritas pengembangan CATL dalam waktu lebih dekat tetap sodium-ion dan all-solid-state.
Lithium-udara masih membutuhkan kemajuan substansial dalam daya tahan, keluaran daya, manajemen udara, efisiensi, dan pengemasan sistem lengkap sebelum kelayakannya untuk mobil penumpang dapat ditetapkan.
Pesawat nirawak berdaya tahan tinggi di ketinggian kadang dibahas sebagai aplikasi potensial untuk baterai berenergi spesifik tinggi.
Kemungkinan itu tidak boleh disamakan dengan program penerapan CATL yang sudah terkonfirmasi.
Untuk saat ini, klaim 2.000 km menggambarkan kemungkinan teoretis, bukan kemampuan otomotif yang telah didemonstrasikan CATL.
Mengubah potensi elektrokimia lithium-udara yang luar biasa menjadi baterai kendaraan yang tahan lama, dapat diisi ulang, dan praktis tetap menjadi tugas yang jauh lebih sulit.