Disadur dari: Mohammadi, F., & Saif, M. (2023). A comprehensive overview of electric vehicle batteries market. e-Prime-Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, 3, 100127.
SDG: 7 Affordable and Clean Energy & 9 Industry, Innovation and Infrastructure.

Pertumbuhan kendaraan listrik di Indonesia yang pesat akan berdampak pada tumbuhnya industri-industri yang pendukung kendaraan listrik, salah satunya adalah produsen komponen penting electric vehicle, yaitu Baterai. Fazel Mohammadi dan Mehrdad Saif mencatat bahwa pada bisnis baterai merupakan bisnis teknologi dapat mencapai nilai milyar-dolar per tahun, sebagai contoh pada tahun 2014 nilai omset bisnis baterai kendaraan listrik mencapai 62 milyar US Dollars. Demand baterai ini diprediksi akan meningkat seiring dengan peningkatan demand kendaraan listrik yang signifikan sampai tahun 2040 (Gambar 1). Adapun teknologi baterai yang umum dimanfaatkan kendaraan listrik antara lain Lead-Acid, Nickel Metal Hydride, dan Lithium-ion. Artikel ini membahas tiga teknologi baterai kendaraan listrik yang dominan digunakan, antara lain: Lead Acid, Nickle Metal Hydride, dan Lithiom-ion (Gambar 2).

 

Gambar 1 Prediksi demand kendaraan listrik global
Sumber: US Global Investor

 

Kendaraan listrik yang saat ini eksis di pasaran sesungguhnya dirancang berbeda satu sama lain, tergantung dari kebutuhannya. Ada kendaraan listrik yang diperuntukkan bagi operasional transportasi secara regular dan kendaraan listrik untuk kebutuhan komersial. Dengan demikian, baterai kendaraan listrik yang digunakan dapat berbeda satu sama lain tergantung dari temperatur, kondisi operasional, kondisi mekanis yang terjadi saat kendaraaan tersebut beroperasi.

 

Gambar 2. Tren pemanfaatan baterai kendaraan listrik di pasar Amerika Serikat
Sumber: Grand View Research Inc.

Baterai Timbal-Asa, (Lead Acid Battery)

Baterai timbal-asam (Lead Acid) ini merupakan baterai yang sudah diproduksi oleh industry otomotif sejak lama. Teknologi baterai timbal-asam ini mengaplikasikan kataodaa timbal dan asama sulfat sebagai elektrolit untuk menyimpan energi listrik. Keunggulan dari baterai ini meliputi kehandalan dalam rentang waktu operasi dan biaya perawatan yang relative rendah. Kelemahan dari teknologi baterai ini adalah kepadatan kWh yang rendah dan bobot baterai yang berat sehingga menghambat pertumbuhan omset industry dari baterai ini. Industri otomotif sangat bergaantung pada baterai Timbal-Asam ini. Pada tahun 2014, baterai Timbal-Asam ini mencatat 34,2% pangsa pasar di Asia Pasifik dengan nilai omset 15.297 juta US$. Ongkos produksi baterai Timbal-Asam ini disumbang oleh biaya Timbal yang menghabiskan 49% daari total biaya pembuatan baterai tersebut. Environmental Protection Agency (EPA) mengatur standar emisi timbal di bawah National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) pada November 2008 dengan bataas emisi timbal harus berada dibawah 0,15 mg. per meter kubik. Pusat data negara-negara Eropa dan Amerika utara mencatat bahwa demand baterai Timbal-Asam dapat mencapai 13,9 GWh pada taahun 2025. Walau saat ini pertumbuhan baterai Lithiom-ion mulai meningkat, dominasi baterai Timbal-Asam masih mendominasi (Gambar 3). Baterai Timbal-Asam ini bermanfaat dalam industry telekomomunikasi, perminyakan dan gas, rumah sakit, perbankan,  selain industri otomotif.

 

Gambar 3. Perbandingan pertumbuhan Timbal-Asam dan Lithiom Ion
Sumber: Datacenterknowledge & Bloomberg the Company and Its Products.

 

Nikel Logam Hidrida  (Nickel Metal Hydride)

Riset pengembangan baterai berbasis Nikel sudah dimulai padaa tahun 1967. Ketidaksatabilan senyawa Logam  Hidrida (MH) mengarahkan pada pengembangan material Nikel Hidrogen (NiH). Paduan Hidrida terbaru ditemukan pada 1980 an dengan stabilitas yang lebih baik. Saat ini Logam Nikel Hidrida menyediakan energi spesifik 40% lebih besar dibandingkan Nickel Cadmium (NiCd) standar. Baterai teknologi Nikel Logam Hidrida ini bersifat rechargeable yang diaplikasikan di berbagai penggunaan, seperti telpon seluler dan khususnya sistem transportasi. Kemampuan penyimpanan energi, ketahanan terhadap temperature, dan rentang waktu operasi yang lebih panjang membuat baterai ini diaplikasikan lebih luas di pasaran, seperti pada penyimpan energi sementara untuk rem kereta api, kapal feri dan bus. Kelemahan tipe baterai Nikel Logam Hidrida ini terdapat pada kepadatan energi gravitasi yang relative rendah dibandingkan baterai Lithium-ion.  Milyaran sel Nikel Logam Hidrida telah diproduksi  pertahun menggantikan NiCd yang lebih beracun dengan melepaskan baterai Alkaline namun menghasilkan tegangan yang sama dan tingkat energi yang lebih tinggi. Prospek baterai ini pada kendaraan listrik sangat berpotensi besar Penelitian intensif di negara-negara seperti Amerika Serikat, Tiongkok, Jepang dan Eropa berkembang pesat dibuktikan dengan terdapat 10 juta kendaraan hibrida listrik (HEV) yang menggunakan baterai Nikel Metal Hidrida sebagai sumber energi penggerak. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem baterai Nikel Metal Hidrida ini adalah temperature, kondisi operasi, dan getaran. Temperatur bekerja yang idel  baterai ini adalah 25 derajat Celcius dan kondisi operasi pada rentang temperature 0 derajat sampai dengan 50 derajat Celcius. Ketahanan baterai pada getaran membuaat baterai ini sangat baik diaplikasikan pada kendaraan listrik yang mengalami getaran intensif pada saat kendaraan beroperasi.

Lithiom-ion

Baterai Lithium-ion merupakan baterai yang memiliki tingkat kemampuan recharge terbaik dibandingkan baterai lainnya. Baterai ini mulai dipasarkan tahun 1991 dan terbukti saat ini keunggulannya pada tingkat kepadatan energi yang tinggi, kemampuan menyimpan energi yang besar, dan umur siklus operasi yang panjang membuat baterai ini sangat kompatibel diaplikasikan pada beragam aplikasi, khususnya kendaraan listrik (Gambar 4).

 

Gambar 4. Tren Beragam Pemanfaatan Baterai Lithium-ion
Sumber: Global Market Insights

 

Pada akhirnya ketiga teknologi baterai tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan yang tergantung pada konteks efisiensi dalam ongkos, efisiensi energi, performa temperature, berat dan siklus operasi. Tabel 1 dibawah ini menggambarkan perbandingan baterai Timbal-Asam, Nikel Logam Hidrida dan Lithium-ion. Lithium-ion mampu memenuhi ke-lima kriteria tersebut. Penurunan rata-rata ongkos per-kWh juga menurun terus pada ketiga tipe baterai tersebut (Gambar 5).

Tabel 1. Perbandingan Teknologi Baterai Timbal-Asam, Nikel Logam Hidrida dan Lithium-ion
Sumber: Mohammadi, F., & Saif, M. (2023)

 

 

Gambar 5. Perbandingan ongkos rata-rata per-kWh baterai Timbal Asam, NiMH, dan Lithium Ion.
Sumber: Dongguan Large Electronics Co., Ltd

 

Fazel Mohammadi dan Mehrdad Saif menyimpulkan bahwa tantangan pasar global baaterai dibagi dalam tiga kategori, yaitu harga tinggi pada Sistem Baterai Penyimpan Energi, Ketiadaan standar teknis, dan Kebijakan Pengaturan teknologi desain Sistem Penyimpan Energi terbaru. Penurunan harga Sistem Baterai Penyimpan Energi yang diikuti dengan standarisasi teknis mengenai persyaratan, proses dan policy bagi produsen baterai untuk pengembangan lanjut yang didukung dengan kebijakan dan peraturan yang selaras akan membuka potensi efisiensi dan efektifitas dalam produksi baterai yang berdampak pada kepercayaan masyarakat dalam menggunakan kendaraan istrik.

 

Referensi

  1. S. Global Investors. "Move over, tesla! china holds the keys to electric vehicles," Nov. 28, 2017. [Online], Available: https://www.usfunds.com/resource/move-over-tesla-ndash-china-holds-the-keys-to-electric-vehicles
  2. Grand View Research Inc. "Battery market size, share, industry research report, 2024," May 1, 2016. [Online], Available: http://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/battery-market.
  3. "Report: lithium-ion to gain one-third of data center UPS market by 2025," Jul. 21, 2017, [Online], Available: https://www.datacenterknowledge.com/business/report-lithium-ion-gain-one-third-data-center-ups-market-2025
  4. Bloomberg the Company and Its Products. "Rapid growth in data centers a boon for lithium batteries," Jun. 19, 2017. [Online], Available: https://about.bnef.com/blog/rapid-growth-data-centers-boon-lithium-batteries
  5. Global Market Insights. "Lithium ion battery market to gain major traction with rising popularity for green technology, increasing demand for EVs and renewable power storage to augment the industry growth," Aug. 10, 2018. [Online], Available: https://gminsights.wordpress.com/2017/03/02/lithium-ion-battery-market
  6. Dongguan Large Electronics Co., Ltd., “Battery cost per kWH - materials and comparison,” Oct. 25, 2021, [Online], Available: https://www.large.net/news/90u43qa.html
  7. Mohammadi, F., & Saif, M. (2023). A comprehensive overview of electric vehicle batteries market. e-Prime-Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, 3, 100127.