Bagaimana baterai solid state dibandingkan dengan baterai lithium-ion?

Baterai solid-statemenawarkan kepadatan energi dua kali lipat baterai lithium-ion, dengan peningkatan keamanan dan masa pakai yang lebih lama. Mereka menunjukkan daya tahan yang lebih besar di bawah beban berat dan bekerja lebih baik pada rentang suhu yang lebih luas.

Baterai solid-state mengisi daya lebih cepat dan bertahan lebih lama

Dibandingkan dengan baterai lithium-ion tradisional, baterai solid-state mengisi daya lebih cepat, beroperasi pada suhu lebih rendah, dan menyimpan lebih banyak energi di ruang yang lebih kecil.

Baterai ini menggantikan cairan yang mudah terbakar dalam sel standar dengan bahan padat yang lebih aman dan efisien. Meskipun baterai saat ini mungkin memerlukan waktu 30 hingga 45 menit untuk mencapai daya 80%, baterai solid-state dapat mengurangi waktu tersebut hingga 12 menit—dan dalam beberapa kasus, hanya 3 menit.

Seorang profesor teknik mesin menjelaskan bahwa keunggulan ini pada akhirnya berasal dari bidang kimia dan teknik. “Dengan menghilangkan cairan dan menggunakan bahan padat yang stabil, kami dapat dengan aman memasukkan lebih banyak daya ke dalam baterai sekaligus tanpa risiko panas berlebih atau kebakaran,” katanya.

Baterai litium-ion tradisional memindahkan ion litium—partikel yang membawa muatan listrik—melalui elektrolit cair. Namun, cairan ini menurun seiring waktu, membatasi kecepatan pengisian daya dan menimbulkan bahaya kebakaran. Baterai solid-state menggunakan bahan padat, menciptakan lingkungan yang lebih aman dan stabil untuk pergerakan lithium-ion. Hal ini memungkinkan pengisian daya lebih cepat dan efisien dengan lebih sedikit masalah keamanan.

Bahan padat di dalam baterai ini disebut elektrolit padat.

Tinjauan ini menyoroti tiga jenis utama: berbasis sulfida, berbasis oksida, dan berbasis polimer. Masing-masing jenis mempunyai kelebihan yang berbeda: beberapa memungkinkan ion bergerak lebih cepat, yang lain menawarkan stabilitas jangka panjang yang lebih baik, atau lebih mudah untuk diproduksi. Diantaranya, elektrolit sulfida menonjol, kinerjanya hampir sama baiknya dengan cairan dalam baterai saat ini tanpa kekurangannya.

Baterai solid-statejuga cenderung memanfaatkan litium dengan lebih efisien. Banyak desain menampilkan lapisan logam litium yang menyimpan lebih banyak energi dalam ruang lebih kecil dibandingkan lapisan grafit yang digunakan pada baterai saat ini. Ini berarti baterai solid-state bisa lebih ringan dan lebih kecil sambil memberi daya pada perangkat dalam jangka waktu yang lama, atau bahkan lebih lama.

Tujuan dari tinjauan ini adalah untuk memandu para peneliti dan insinyur dalam mempercepat pengembangan, skalabilitas, dan penerapan praktis sistem solid-state.

Namun, tantangan masih ada. Produksi massal baterai ini masih sulit dan mahal. Peta jalan untuk mengatasi masalah ini diuraikan di bawah ini, termasuk mengembangkan material yang lebih baik, meningkatkan interaksi antar komponen baterai, dan menyempurnakan teknik manufaktur untuk menyederhanakan produksi.

Bahan Elektrolit Baru

Baterai Sodium-Ion: Para peneliti sedang menjajaki alternatif natrium-ion yang menawarkan potensi efektivitas biaya sambil mempertahankan keunggulan solid-state.

Komposit Keramik: Bahan-bahan ini menunjukkan stabilitas dan daya tahan yang lebih tinggi dibandingkan dengan elektrolit tradisional, menjadikannya fokus penelitian yang sedang berlangsung.

Inovasi Manufaktur

Pencetakan 3D: Metode ini memungkinkan struktur kompleks, meningkatkan kinerja baterai, dan mengurangi limbah material.

Pemrosesan Roll-to-Roll: Teknik manufaktur terukur ini bertujuan untuk menurunkan biaya produksi, membuat baterai solid-state lebih mudah diakses untuk beragam aplikasi.

Sistem Manajemen Baterai (BMS)

Teknologi Cerdas: Teknologi BMS yang ditingkatkan mengoptimalkan siklus pengisian daya dengan memantau kesehatan baterai, sehingga memperpanjang masa pakai baterai secara signifikan. Carilah sistem yang menyeimbangkan tingkat pengisian dan pengosongan untuk memaksimalkan kesehatan baterai.

Kesimpulan

Baterai solid-statesedang membuka jalan bagi era baru dalam penyimpanan energi. Umur panjang dan daya tahannya yang mengesankan menawarkan alternatif yang menjanjikan dibandingkan baterai lithium-ion tradisional. Dengan memahami faktor-faktor yang memengaruhi masa pakainya, Anda dapat mengambil keputusan yang tepat saat menggunakannya di perangkat Anda.