Peneliti Temukan Metode Produksi Baterai Lithium-Ion yang Lebih Murah dan Mudah Dibuat

Liputan6.com, Jakarta - Saat berbicara tentang inovasi baterai, banyak perhatian tertuju pada potensi kimia dan bahan-bahan baru. Pentingnya proses produksi untuk menurunkan biaya, cenderung lebih sering diabaikan.

Terkini, 24M Technologies yang berinduk ke Massachusetts Institute of Technology (MIT), telah menyederhanakan produksi baterai lithium-ion dengan desain baru yang membutuhkan lebih sedikit bahan dan lebih sedikit langkah untuk memproduksi setiap sel baterai.

Mereka merancang desain bernama "SemiSolid" untuk penggunaan elektrode lengket, yang dapat mengurangi biaya produksi hingga 40 persen. Pendekatan ini juga meningkatkan kepadatan energi, keamanan, dan daur ulang baterai.

Sejak keluar dari stealth mode pada tahun 2015, 24M telah melisensikan teknologinya ke perusahaan multinasional termasuk Volkswagen, Fujifilm, Lucas TVS, Axxiva, dan Freyr.

Tiga perusahaan terakhir bahkan berencana membangun gigafactories (pabrik dengan kapasitas produksi tahunan skala gigawatt) berdasarkan teknologi 24M di India, China, Norwegia, dan Amerika Serikat.

"SemiSolid telah terbukti pada skala ratusan megawatt yang diproduksi untuk sistem penyimpanan energi perumahan. Sekarang kami ingin membuktikannya pada skala gigawatt," kata CEO di 24M, Naoki Ota.

Membangun jalur produksi skala besar hanyalah fase pertama dari rencana 24M. Daya tarik utama lainnya terletak pada desain baterai; ia dapat bekerja dengan kombinasi kimia lithium-ion berbeda. Itu berarti, para mitra 24M dapat menggabungkan bahan berkinerja lebih baik tanpa mengubah proses manufaktur secara substansial.

Jenis produksi baterai generasi berikutnya yang cepat dan berskala besar yang 24M harapkan dapat akan berdampak signifikan pada adopsi baterai di seluruh masyarakat; itu mencakup biaya dan kinerja kendaraan listrik hingga kemampuan energi terbarukan untuk menggantikan bahan bakar fosil.

"Kami bukan hanya operator berbiaya rendah dan keandalan tinggi. Itulah kami saat ini, tetapi kami juga bisa kompetitif dengan kimia generasi berikutnya. Kami dapat menggunakan bahan kimia apa pun di pasar tanpa pelanggan mengubah rantai pasokan mereka. Perusahaan rintisan lainnya mencoba mengatasi masalah itu besok, bukan hari ini. Teknologi kami bisa mengatasi masalah hari ini dan besok," kata Ota.

Chiang, yang merupakan Profesor Ilmu dan Teknik Material di MIT, mendapatkan pandangan pertamanya ke dalam produksi baterai skala besar setelah ikut mendirikan perusahaan baterai lain, A123 Systems, pada tahun 2001.

Ketika perusahaan itu bersiap untuk go public pada akhir tahun 2000-an, Chiang mulai bertanya-tanya apakah dia bisa merancang baterai yang lebih mudah diproduksi.

"Ap yang mengejutkan saya kala itu adalah bahwa meskipun kami berhasil melakukan proses produksi baterai, itu adalah proses yang sangat rumit," kata Chiang. "Ini berasal dari pembuatan pita magnetik yang diadaptasi ke baterai pada akhir 1980-an."

Di laboratoriumnya di MIT, di mana dia terlibat sejak 1985, Chiang mulai dari awal dengan jenis perangkat baru yang disebutnya "baterai aliran semipadat" yang memompa cairan yang membawa elektrode berbasis partikel ke dan dari tangki untuk menyimpan muatan.

Pada tahun 2010, Chiang bermitra dengan W. Craig Carter, seorang Profesor Ilmu dan Teknik Material di MIT. Mereka kala itu menjadi supervisor untku seorang mahasiswa bernama Mihai Duduta, yang mengeksplorasi baterai aliran untuk penelitian sarjananya. Dalam sebulan, Duduta telah mengembangkan prototipe di laboratorium Chiang, dan 24M pun lahir.

Namun, ketika 24M bekerja dengan Kantor Lisensi Teknologi di MIT untuk mengkomersilkan penelitian yang dilakukan di laboratorium Chiang, orang-orang di perusahaan termasuk Duduta mulai memikirkan kembali konsepnya. Analisis biaya internal oleh Carter, yang berkonsultasi untuk 24M selama beberapa tahun, akhirnya mengarahkan para peneliti untuk mengubah arah.

Beberapa minggu setelah analisis biaya, Duduta yang saat itu menjadi ilmuwan riset senior di 24M, memutuskan untuk mulai menggunakan carian semilikuid untuk merakit baterai dengan tangan, mencampur elektrode lengket langsung ke elektrolit.

Komponen utama baterai adalah elektrode bermuatan positif dan negatif dan bahan elektrolit yang memungkinkan ion mengalir di antara mereka. Baterai lithium-ion tradisional menggunakan elektrode padat yang dipisahkan dari elektrolit oleh lapisan plastik dan logam lembam, yang menahan elektrode di tempatnya.

Sebagian besar mitra 24M mengincar pasar kendaraan listrik yang berkembang pesat untuk baterai mereka. Para pendiri 24M percaya teknologi mereka akan mempercepat adopsi kendaraan listrik. Menurut Institute for Energy Research, baya baterai mencapai 30 hingga 40 persen dari harga kendaraan listrik.

"Baterai lithium-ion telah membuat peningkatan besar selama bertahun-tahun, tetapi bahkan Elon Musk mengatakan kita membutuhkan beberapa teknologi terobosan," kata Ota. "Untuk membuat kendaraan listrik menjadi lebih umum, kita perlu terobosan biaya produksi; kita tidak bisa hanya mengandalkan pengurangan biaya melalui penskalaan karena kita sudah membuat banyak baterai saat ini."

24M juga bekerja untuk membuktikan kimia baterai baru yang dapat dengan cepat dimasukkan oleh mitranya ke dalam gigafactories mereka. Pada bulan Januari tahun ini, 24M menerima hibah dari program ARPA-E di Departemen Energi untuk mengembangkan dan meningkatkan skalabilitas baterai dengan kepadatan energi tinggi. Merekamenggunakan anoda logam lithium dan katoda semipadat.

Proyek itu adalah salah satu dari banyak di seluruh dunia yang dirancang untuk memvalidasi kimia baterai lithium-ion baru yang dapat memungkinkan revolusi baterai yang telah lama dicari.

"Teknologi ini adalah sebuah platform, dan visi kami adalah menjadi seperti [sistem operasi] Android; orang lain dapat membangun berbagai hal di platform kami," kata Ota. "Kami ingin melakukan itu, tetapi dengan perangkat keras. Itulah mengapa kami melisensikan teknologinya. Mitra kami dapat menggunakan lini produksi yang sama untuk mendapatkan manfaat dari kimia dan pendekatan baru. Platform ini memberikan lebih banyak opsi kepada semua orang."