Teknologi seluler meningkatkan daya secara eksponensial, tetapi teknologi baterai tidak mengikuti. Kami mencapai batas fisik yang dapat dilakukan oleh desain litium-ion dan litium-polimer konvensional. Solusinya mungkin sesuatu yang disebut baterai solid-state.
Apa Itu Baterai Solid-State?
Dalam desain baterai konvensional — paling umum lithium-ion — dua elektroda logam padat digunakan dengan garam litium cair yang bertindak sebagai elektrolit. Partikel ionik berpindah dari satu elektroda (katoda) ke elektroda lainnya (anoda) saat baterai diisi, dan sebaliknya saat dilepaskan. Elektrolit garam litium cair adalah media yang memungkinkan terjadinya gerakan itu. Jika Anda pernah melihat baterai mengalami korosi atau bocor, "asam baterai" yang keluar (atau terkadang meledak) adalah elektrolit cair.
Dalam baterai solid-state, baik elektroda positif maupun negatif serta elektrolit di antaranya adalah potongan logam padat, paduan, atau bahan sintetis lainnya. Istilah "solid-state" mungkin mengingatkan Anda tentang drive data SSD , dan itu bukan kebetulan. Drive penyimpanan solid-state menggunakan memori flash, yang tidak bergerak, berbeda dengan hard drive standar, yang menyimpan data pada cakram magnetis yang berputar yang diberdayakan oleh motor kecil.
Meskipun gagasan tentang baterai solid-state telah ada selama beberapa dekade, kemajuan dalam perkembangannya baru saja dimulai, saat ini didorong oleh investasi dari perusahaan elektronik, pembuat mobil, dan penyedia industri umum.
Apa Yang Lebih Baik Tentang Baterai Solid-State?
Baterai solid-state menjanjikan beberapa keunggulan berbeda dibandingkan sepupu mereka yang berisi cairan: masa pakai baterai yang lebih baik, waktu pengisian yang lebih cepat, dan pengalaman yang lebih aman.
Baterai solid-state memampatkan anoda, katoda, dan elektrolit menjadi tiga lapisan datar alih-alih menangguhkan elektroda dalam elektrolit cair. Itu berarti Anda dapat membuatnya lebih kecil — atau setidaknya, lebih datar — sambil menyimpan energi sebanyak baterai berbasis cairan yang lebih besar. Jadi, jika Anda mengganti baterai lithium-ion atau lithium-polymer di ponsel atau laptop Anda dengan baterai solid-state dengan ukuran yang sama, daya baterai akan lebih lama. Cara lainnya, Anda dapat membuat perangkat dengan daya yang sama menjadi jauh lebih kecil atau lebih tipis.
Baterai solid-state juga lebih aman, karena tidak ada cairan beracun yang mudah terbakar yang tumpah, dan tidak mengeluarkan panas sebanyak baterai isi ulang konvensional. Ketika diterapkan pada baterai yang memberi daya pada elektronik saat ini atau bahkan mobil listrik, baterai tersebut dapat mengisi ulang lebih cepat juga — ion dapat bergerak jauh lebih cepat dari katoda ke anoda.
Menurut penelitian terbaru, baterai solid-state dapat mengungguli baterai isi ulang konvensional hingga 500% atau lebih dalam hal kapasitas, dan mengisi sepersepuluh waktu.
Apa Kekurangannya?
Karena baterai solid-state adalah teknologi baru, maka pembuatannya sangat mahal. Sangat mahal, pada kenyataannya, mereka tidak dipasang di elektronik kelas konsumen utama mana pun pada saat penulisan. Tahun 2012, analis yang menulis untuk departemen Analisis Perangkat Lunak dan Pemrosesan Bahan Lanjutan Universitas Florida memperkirakan bahwa baterai solid-state seukuran ponsel biasa akan menelan biaya pembuatan sekitar $ 15.000. Satu yang cukup besar untuk menggerakkan mobil listrik berharga $ 100.000.
Salah satu penyebabnya adalah karena skala ekonomi tidak pada tempatnya — ratusan juta baterai yang dapat diisi ulang dibuat setiap tahun sekarang, sehingga biaya produksi bahan dan peralatan tersebar di seluruh jalur pasokan yang sangat besar. Hanya ada sedikit perusahaan dan universitas yang meneliti baterai solid-state, jadi biaya untuk memproduksinya sangat besar.
Masalah lainnya adalah materi. Meskipun sifat berbagai logam, paduan, dan garam logam yang digunakan untuk baterai isi ulang konvensional sudah banyak diketahui, saat ini kami belum mengetahui komposisi kimia dan atom terbaik untuk elektrolit padat antara anoda logam dan katoda. Penelitian saat ini sedang mempersempitnya, tetapi kami perlu mengumpulkan data yang lebih andal sebelum kami dapat mengumpulkan atau mensintesis bahan dan berinvestasi dalam proses manufaktur.
Kapan Saya Akan Menggunakan Baterai Solid-State?
Seperti semua teknologi baru, mencoba mencari tahu kapan Anda akan mendapatkannya adalah menebak-nebak.
Sangat menggembirakan bahwa banyak perusahaan besar yang berinvestasi dalam penelitian yang diperlukan untuk menghadirkan baterai solid-state ke pasar konsumen, namun karena malu akan terobosan besar dalam waktu dekat, sulit untuk mengatakan apakah akan ada lompatan besar ke depan. Setidaknya satu perusahaan mobil mengatakan akan siap untuk memasukkannya ke dalam kendaraan pada tahun 2023, tetapi tidak menebak berapa harga mobil itu. Lima tahun tampaknya terlalu optimis; sepuluh tahun tampaknya lebih mungkin. Mungkin dibutuhkan waktu dua puluh tahun atau lebih sebelum material diselesaikan dan proses pembuatan dikembangkan.
Tapi seperti yang kami katakan di awal artikel, teknologi baterai konvensional mulai menemui jalan buntu. Dan tidak ada yang seperti penjualan potensial untuk memacu penelitian dan pengembangan. Setidaknya (sangat, sangat sedikit) mungkin Anda mungkin dapat menggunakan gadget atau mengendarai mobil dengan tenaga baterai solid-state segera.
Kredit gambar: Sucharas Wongpeth / Shutterstock, Daniel Krason / Shutterstock
