...
Apa yang dimaksud dengan baterai semi-solid-state Pengenalan terperinci

Apa yang dimaksud dengan baterai semi-solid-state? Pengantar yang terperinci  

Perkembangan pesat industri energi baru telah menempatkan teknologi baterai daya dalam sorotan. Sementara baterai lithium-ion cair terus mendominasi, baterai baterai semi-solid-state telah muncul sebagai teknologi transisi, yang berusaha menjembatani kesenjangan antara cairan dan baterai semua-solid-state.

Namun, jalur ini penuh dengan tantangan, karena teknologi ini menghadapi persaingan dari kedua ujung spektrum. Artikel ini mengeksplorasi fitur teknis, kelebihan, kekurangan, aplikasi pasar, dan prospek masa depan baterai semi-solid-state.

Daftar Isi
YouTube_play_button_icon_(2013–2017).svg

Apa yang dimaksud dengan baterai semi-solid-state?

Dalam evolusi teknologi penyimpanan energi, baterai semi-solid-state mendapatkan daya tarik sebagai solusi yang menjanjikan antara lithium-ion cair dan desain semua-solid-state. Baterai ini didefinisikan sebagai baterai yang salah satu elektrodanya tidak mengandung elektrolit cair, sedangkan elektrolit lainnya mengandung elektrolit padat, atau elektrolit padat menyumbang lebih dari separuh total massa atau volume elektrolit.

Prinsip kerja baterai semi-padat

Bahan elektroda positif dan negatif: Bahan elektroda positif dan negatif baterai semi-padat mengikuti bahan umum pada baterai lithium-ion (seperti NCM, LFP, dll.), dan juga dapat dikombinasikan dengan bahan baru baterai solid-state.

Elektrolit semi-padat: Ini terutama terdiri dari partikel padat dan sejumlah kecil elektrolit cair, yang tidak hanya dapat mempertahankan konduktivitas ionik, tetapi juga meningkatkan stabilitas dan keamanan baterai. Ini bisa berupa elektrolit berbasis gel atau polimer, yang memiliki risiko kebocoran lebih rendah dan ketahanan suhu tinggi yang lebih baik daripada elektrolit cair tradisional.

Proses pengisian dan pemakaian:

  • Selama pengisian dayaion lithium dilepaskan dari elektroda positif, berpindah ke elektroda negatif melalui elektrolit semi-padat, dan tertanam di dalamnya (seperti tertanam di elektroda negatif grafit atau silikon).
  • Selama pemakaianion lithium dilepaskan dari elektroda negatif, melewati elektrolit semi-padat, kembali ke elektroda positif, dan melepaskan energi untuk digunakan oleh perangkat.
Bagaimana cara kerja baterai semi-solid-state

Keuntungan dari baterai semi-solid-state

Kepadatan energi yang tinggi

Sementara baterai lithium-ion konvensional biasanya dibatasi pada 300Wh/kg, baterai semi-solid-state dapat melebihi batas ini, mencapai 300-400Wh/kg dan berpotensi lebih tinggi. Beberapa penelitian laboratorium menunjukkan kepadatan energi teoritis hingga 700Wh/kg, hampir dua kali lipat dari baterai lithium-ion cair berkinerja tinggi.

Ukuran yang ringkas dan desain yang ringan

Baterai lithium tradisional mengalokasikan sekitar 40% dari volumenya dan 25% dari beratnya untuk elektrolit (jelajahi elektrolit baterai lithium ion) dan pemisah. Dengan menggabungkan elektrolit padat, baterai semi-solid-state meminimalkan bahan-bahan ini, sehingga memungkinkan desain yang lebih ringkas. Hal ini membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan batasan berat dan ukuran yang ketat, seperti drone dan kendaraan listrik.

Keuntungan dari baterai semi-padat Ukuran ringkas dan desain yang ringan

Fitur fleksibilitas

Penggunaan elektrolit padat berbasis keramik yang fleksibel memungkinkannya untuk menunjukkan tingkat pembengkokan tertentu ketika dikurangi hingga ketebalan milimeter. Sifat ini khususnya bermanfaat untuk perangkat yang dapat dikenakan dan elektronik fleksibel.

Keamanan yang ditingkatkan

Baterai lithium cair memiliki risiko kebakaran atau ledakan karena benturan eksternal, tusukan, atau korsleting. Baterai semi-solid-state, dengan memanfaatkan elektrolit padat, menghilangkan risiko kebocoran cairan dan secara signifikan mengurangi kemungkinan pelarian termal baterai. Sebagai contoh, baterai semi-solid-state 314Ah telah menunjukkan peningkatan 40% dalam hal ketahanan terhadap pelarian termal dibandingkan dengan sel konvensional, yang sangat meningkatkan keamanan.

Tantangan dan hambatan yang dihadapi oleh baterai semi-solid-state

Baterai solid state vs baterai semi-padat vs baterai cair Perbedaan utama

Biaya produksi yang tinggi

Terlepas dari kelebihannya, baterai semi-solid-state masih mahal untuk diproduksi. Biaya produksi saat ini mencapai sekitar 1800 yuan/kWh, dibandingkan dengan 710 yuan/kWh untuk baterai lithium terner cair. Biaya tinggi ini berasal dari bahan elektrolit solid-state yang mahal dan proses produksi yang belum berkembang.

Kesulitan dalam kontrol kandungan elektrolit

Untuk keamanan yang optimal, kandungan elektrolit dalam baterai semi-solid-state harus di bawah 5%. Namun, teknologi saat ini membatasi hal ini hingga 10%-15%, sebanding dengan baterai lithium cair nikel tinggi, sehingga mengurangi daya saingnya.

Industrialisasi yang terbatas

Meskipun beberapa tingkat aplikasi industri telah tercapai, adopsi baterai semi-solid-state secara luas masih menghadapi rintangan teknis dan pasar. Industri kendaraan listrik, misalnya, memprioritaskan pengurangan biaya dan efisiensi, sehingga menyulitkan teknologi berbiaya tinggi untuk diintegrasikan ke dalam rantai pasokan dalam jangka pendek.

Skenario aplikasi baterai semi-padat

Baterai semi-padat digunakan pada sepeda motor listrik
  • Kendaraan listrik: Kendaraan dan sepeda motor listrik premium mengadopsi teknologi ini. Seperti Baterai semi-padat TYCORUN untuk sepeda motor listrik, ebike, dan skuter, meningkatkan keamanannya, memungkinkan jarak tempuh yang lebih jauh.
  • Penyimpanan energi: Sistem penyimpanan energi perkotaan, BTS 5G, dan pusat data membutuhkan baterai yang sangat stabil. Baterai semi-solid-state, dengan stabilitas termal yang lebih baik, sangat cocok untuk aplikasi ini.
  • Drone dan kedirgantaraan: Drone membutuhkan solusi daya yang ringan dan berdensitas energi tinggi. Baterai semi-solid-state memberikan keuntungan yang signifikan di sektor ini. 

Semua-Solid-State vs semi-solid-state vs liquid: mana yang lebih menguntungkan?

Item Baterai Lithium-Ion Cair Baterai Semi-Solid State Baterai Solid-State
Jenis Elektrolit Elektrolit cair Elektrolit cair + padat sebagian Elektrolit yang sepenuhnya padat
Kepadatan Energi 150-300 Wh/kg 300-400 Wh/kg 400-500 Wh/kg
Keamanan Mudah terbakar, risiko kebocoran dan pelarian panas Keamanan yang lebih baik, mengurangi risiko pelarian panas tetapi masih mengandung cairan Sangat aman, tidak mudah terbakar, tidak ada kebocoran, risiko pelarian termal minimal
Siklus Hidup 800-2000 siklus 1500-3000 siklus 3000-5000 siklus
Biaya Produksi Teknologi yang rendah dan matang, produksi skala besar Lebih tinggi dari baterai cair, proses yang rumit, biaya tinggi Sangat tinggi, masih dalam pengembangan awal, belum diproduksi massal
Kematangan Teknologi Paling matang, banyak digunakan di pasar Teknologi transisi, beberapa aplikasi komersial Masih dalam tahap pengembangan, diharapkan dapat dikomersialkan setelah tahun 2030

Pengembangan dan terobosan di masa depan

  • Meningkatkan kinerja elektrolit padat

Sebagian besar desain saat ini menggunakan elektrolit hibrida padat-cair, tetapi konduktivitas ioniknya tetap lebih rendah daripada elektrolit cair. Inovasi di masa depan harus mengoptimalkan bahan seperti sulfida dan oksida untuk meningkatkan stabilitas dan efisiensi siklus baterai.

  • Pengurangan biaya

Dengan meningkatnya skala produksi, biaya diperkirakan akan menurun. Fasilitas produksi baterai semi-solid-state 6GWh yang baru didirikan, yang diluncurkan oleh Guangdong Energy Group dan Beijing Weilan New Energy pada bulan Maret 2025, telah memulai produksi massal sel berkapasitas tinggi 314Ah, yang menjadi preseden untuk pengurangan biaya.

  • Integrasi dengan teknologi baterai all-solid-state

Dalam jangka panjang, baterai semi-solid-state berfungsi sebagai batu loncatan menuju desain solid-state sepenuhnya. Beberapa perusahaan secara aktif mengembangkan teknologi hibrida, seperti metode pemadatan in-situ, untuk secara bertahap menghilangkan elektrolit cair.

Kesimpulan

Meskipun baterai semi-solid-state saat ini menghadapi tantangan terkait biaya dan industrialisasi, keunggulannya dalam hal keamanan dan kepadatan energi membuatnya menjadi pilihan yang menarik untuk kendaraan listrik, penyimpanan energi kelas atas, drone, dan banyak lagi.

Seiring dengan kemajuan teknologi dan peningkatan produksi, biaya baterai semi-solid-state diperkirakan akan menurun, membuka jalan untuk adopsi yang lebih luas. Hal ini akan berkontribusi pada lanskap penyimpanan energi yang lebih aman dan lebih efisien, mendorong masa depan industri energi baru global.

Baca lebih lanjut: biaya baterai sepeda motor

Gambar Chase Wu
Chase Wu
Halo, saya Chase. Saya berspesialisasi dalam memberikan wawasan mendalam dan pembaruan terkini tentang sistem pertukaran baterai kendaraan listrik roda dua dan tiga, mulai dari teknologi baterai lithium hingga solusi pertukaran yang cerdas. Tujuan saya adalah menguraikan konsep teknis yang rumit menjadi konten yang jelas dan mudah diakses, membantu bisnis dan individu menavigasi lanskap mobilitas listrik dan energi berkelanjutan yang terus berkembang.
Semua Posting
Pos terkait