Dunia membutuhkan lebih banyak daya, sebaiknya dalam bentuk yang bersih dan terbarukan.Strategi penyimpanan energi kami saat ini dibentuk oleh baterai lithium-ion – di ujung tombak teknologi tersebut – tetapi apa yang dapat kami harapkan di tahun-tahun mendatang?
Mari kita mulai dengan beberapa dasar-dasar baterai.Baterai adalah paket satu atau lebih sel, yang masing-masing memiliki elektroda positif (katoda), elektroda negatif (anoda), pemisah dan elektrolit.Menggunakan bahan kimia dan bahan yang berbeda untuk ini mempengaruhi sifat baterai – berapa banyak energi yang dapat disimpan dan dikeluarkan, berapa banyak daya yang dapat diberikan atau berapa kali baterai dapat dikosongkan dan diisi ulang (juga disebut kapasitas bersepeda).
Perusahaan baterai terus bereksperimen untuk menemukan bahan kimia yang lebih murah, lebih padat, lebih ringan, dan lebih kuat.Kami berbicara dengan Patrick Bernard – Direktur Riset Saft, yang menjelaskan tiga teknologi baterai baru dengan potensi transformatif.
BATERAI LITHIUM-ION GENERASI BARU
Apa itu?
Dalam baterai lithium-ion (li-ion), penyimpanan dan pelepasan energi disediakan oleh pergerakan ion lithium dari elektroda positif ke negatif bolak-balik melalui elektrolit.Dalam teknologi ini, elektroda positif bertindak sebagai sumber litium awal dan elektroda negatif sebagai tuan rumah litium.Beberapa kimia dikumpulkan dengan nama baterai li-ion, sebagai hasil dari seleksi dan optimasi selama beberapa dekade yang mendekati kesempurnaan bahan aktif positif dan negatif.Oksida logam atau fosfat yang terlitiasi adalah bahan yang paling umum digunakan sebagai bahan positif saat ini.Grafit, tetapi juga grafit/silikon atau titanium oksida lithiated digunakan sebagai bahan negatif.
Dengan bahan dan desain sel yang sebenarnya, teknologi li-ion diharapkan mencapai batas energi di tahun-tahun mendatang.Namun demikian, penemuan baru-baru ini dari keluarga baru bahan aktif yang mengganggu harus membuka batas saat ini.Senyawa inovatif ini dapat menyimpan lebih banyak lithium dalam elektroda positif dan negatif dan akan memungkinkan untuk pertama kalinya menggabungkan energi dan daya.Selain itu, dengan senyawa baru tersebut, kelangkaan dan kekritisan bahan baku juga diperhitungkan.
Apa kelebihannya?
Saat ini, di antara semua teknologi penyimpanan tercanggih, teknologi baterai li-ion memungkinkan tingkat kepadatan energi tertinggi.Performa seperti pengisian cepat atau jendela pengoperasian suhu (-50 °C hingga 125 °C) dapat disesuaikan dengan banyak pilihan desain sel dan bahan kimia.Selain itu, baterai li-ion menampilkan keunggulan tambahan seperti self-discharge yang sangat rendah dan masa pakai yang sangat lama dan performa bersepeda, biasanya ribuan siklus pengisian/pengosongan.
Kapan kita bisa mengharapkannya?
Generasi baru baterai li-ion canggih diharapkan dapat digunakan sebelum baterai solid state generasi pertama.Mereka akan ideal untuk digunakan dalam aplikasi seperti Sistem Penyimpanan Energi untukenergi terbarukandan transportasi (laut, kereta api,penerbangandan mobilitas off road) di mana energi tinggi, daya tinggi dan keselamatan adalah wajib.
BATERAI LITHIUM-SULFUR
Apa itu?
Dalam baterai li-ion, ion lithium disimpan dalam bahan aktif yang bertindak sebagai struktur inang yang stabil selama pengisian dan pengosongan.Dalam baterai lithium-sulfur (Li-S), tidak ada struktur host.Saat pemakaian, anoda lithium dikonsumsi dan belerang diubah menjadi berbagai senyawa kimia;selama pengisian, proses sebaliknya terjadi.
Apa kelebihannya?
Baterai Li-S menggunakan bahan aktif yang sangat ringan: belerang di elektroda positif dan litium logam sebagai elektroda negatif.Inilah sebabnya mengapa kerapatan energi teoretisnya luar biasa tinggi: empat kali lebih besar daripada lithium-ion.Itu membuatnya cocok untuk industri penerbangan dan luar angkasa.
Saft telah memilih dan menyukai teknologi Li-S yang paling menjanjikan berdasarkan elektrolit solid state.Jalur teknis ini membawa kepadatan energi yang sangat tinggi, umur panjang dan mengatasi kelemahan utama dari Li-S berbasis cairan (masa pakai terbatas, selfdischarge tinggi, ...).
Selain itu, teknologi ini merupakan pelengkap untuk lithium-ion solid state berkat kepadatan energi gravimetrinya yang unggul (+30% dipertaruhkan dalam Wh/kg).
Kapan kita bisa mengharapkannya?
Hambatan teknologi utama telah diatasi dan tingkat kematangan berkembang sangat cepat menuju prototipe skala penuh.
Untuk aplikasi yang membutuhkan masa pakai baterai yang lama, teknologi ini diharapkan dapat mencapai pasar setelah lithium-ion solid state.
BATERAI SOLID STATE
Apa itu?
Baterai solid state mewakili perubahan paradigma dalam hal teknologi.Dalam baterai li-ion modern, ion berpindah dari satu elektroda ke elektroda lain melintasi elektrolit cair (juga disebut konduktivitas ionik).Dalam semua baterai solid state, elektrolit cair digantikan oleh senyawa padat yang memungkinkan ion lithium untuk bermigrasi di dalamnya.Konsep ini masih jauh dari baru, tetapi selama 10 tahun terakhir – berkat penelitian intensif di seluruh dunia – kelompok baru elektrolit padat telah ditemukan dengan konduktivitas ionik yang sangat tinggi, mirip dengan elektrolit cair, sehingga hambatan teknologi khusus ini dapat diatasi.
Hari ini,keamananUpaya Penelitian & Pengembangan berfokus pada 2 jenis bahan utama: polimer dan senyawa anorganik, yang bertujuan untuk mensinergikan sifat-sifat fisiko-kimiawi seperti kemampuan proses, stabilitas, konduktivitas …
Apa kelebihannya?
Keuntungan besar pertama adalah peningkatan keamanan yang nyata pada tingkat sel dan baterai: elektrolit padat tidak mudah terbakar saat dipanaskan, tidak seperti elektrolit cair.Kedua, memungkinkan penggunaan bahan berkapasitas tinggi yang inovatif dan bertegangan tinggi, memungkinkan baterai yang lebih padat dan lebih ringan dengan masa simpan yang lebih baik sebagai akibat dari pengurangan self-discharge.Selain itu, pada tingkat sistem, ini akan membawa keuntungan tambahan seperti mekanik yang disederhanakan serta manajemen termal dan keselamatan.
Karena baterai dapat menunjukkan rasio daya-terhadap-berat yang tinggi, baterai ini mungkin ideal untuk digunakan pada kendaraan listrik.
Kapan kita bisa mengharapkannya?
Beberapa jenis baterai all-solid state kemungkinan akan datang ke pasar seiring kemajuan teknologi yang terus berlanjut.Yang pertama adalah baterai solid state dengan anoda berbasis grafit, membawa peningkatan kinerja energi dan keamanan.Pada waktunya, teknologi baterai solid state yang lebih ringan menggunakan anoda lithium metalik akan tersedia secara komersial.
Waktu posting: Agustus-03-2022