(Vibiznews-Kolom) Untuk mempertahankan pertumbuhan tingkat penetrasi kendaraan listrik (EV) saat ini, teknologi baterai baru sangatlah penting, Baterai natrium bisa menjadi game changer dalam transisi berkelanjutan menuju dunia tanpa karbon. Tingkat penetrasi EV global cenderung tumbuh dari kurang dari 10% pada tahun 2021 menjadi sekitar 50% pada tahun 2030. Baterai lithium saat ini merupakan sumber daya utama untuk EV dan aplikasi penyimpanan energi, tetapi memiliki beberapa kelemahan yang terdokumentasi dengan baik.
Untuk mempertahankan tingkat penetrasi EV yang tinggi, teknologi baterai yang bersaing diperlukan untuk menghindari ketergantungan yang berlebihan pada baterai lithium, tetapi teknologi baterai baru tetap dalam penelitian dan pengembangan. Sebagian besar masih dalam masa pertumbuhan, dan beberapa dekade jauh dari adopsi.
Contoh teknologi alternatif yang sedang dipertimbangkan meliputi baterai natrium, potassium-ion, calcium-ion, dan vanadium-flow. Teknologi baterai natrium, yang fungsinya mirip dengan teknologi baterai lithium secara kimiawi tetapi menawarkan keunggulan di beberapa area utama, dapat diadopsi paling cepat, dengan pengujian tahap percontohan sedang berlangsung.
Pertumbuhan sektor baterai yang cepat sangat penting tidak hanya untuk meningkatkan penetrasi EV, tetapi juga untuk meningkatkan penyimpanan energi dan aplikasi jaringan baterai. Namun, ketersediaan bahan mentah vital seperti lithium, nikel, dan kobalt untuk baterai lithium tetap menjadi tantangan utama. Baterai lithium adalah teknologi mapan dan telah digunakan sejak awal 1990-an di perangkat seperti camcorder, elektronik portabel, dan ponsel. Namun, pesatnya pertumbuhan penjualan kendaraan listrik (6,6 juta unit pada 2021, naik 110% dari tahun ke tahun) telah mendorong permintaan yang kuat untuk beberapa bahan baterai, yang mengakibatkan defisit multi-tahun.
Ini telah mendorong harga komponen baterai. Memang, harga lithium naik sekitar 200% dari tahun ke tahun dan 64% dari tahun ke tahun. Harga komponen baterai yang lebih tinggi dirasakan di seluruh rantai pasokan, dan kenaikan yang terus-menerus dapat menaikkan harga kendaraan listrik, terutama di segmen kelas bawah. Ini dapat memberikan tekanan negatif pada permintaan, menunda transisi dekarbonisasi. Komunitas ilmiah sedang mencari alternatif untuk baterai lithium sebagai cara potensial untuk mengurangi kendala dari keterjangkauan, ketersediaan, dan dampak lingkungan lithium.
Natrium berlimpah secara global dibandingkan dengan lithium. Penggunaannya dapat mengurangi risiko rantai pasokan, terutama di negara-negara kecil. Baterai natrium telah mendapatkan minat yang signifikan sebagai alternatif baterai lithium karena biayanya yang lebih rendah dan kelimpahan natrium di lingkungan alam. Natrium 1.000 kali lebih melimpah daripada lithium dan tersedia di sebagian besar wilayah geografis.
Ini adalah unsur paling umum keenam di Bumi dan membentuk 2,6% dari kerak bumi. Beberapa logam baterai seperti lithium, nikel, dan kobalt terkonsentrasi di
geografi tertentu, memaparkan mereka pada risiko geopolitik dan rantai pasokan. Mengingat kelimpahan global natrium, menggunakannya menawarkan negara-negara kecil jalan lain untuk mengadopsi EV secara lebih luas dan meningkatkan penyimpanan energi stasioner (yaitu, menyimpan energi untuk dilepaskan sebagai listrik saat dibutuhkan) untuk memenuhi target net-zero mereka.
Baterai natrium berfungsi mirip dengan baterai lithium, meminimalkan lompatan teknologi. Pengoperasian dan struktur baterai natrium dan lithium serupa, tetapi alih-alih ion lithium yang bolak-balik antara anoda (sisi positif) dan katoda (sisi negatif) selama pengisian dan pengosongan, ion natrium dapat memenuhi peran ini. Perbedaan lainnya adalah baterai lithium saat ini menggunakan grafit sebagai anoda. Natrium memiliki jari-jari ionik yang lebih besar (yaitu, ukuran ion atom natrium dalam kisi kristal), sehingga memerlukan bahan alternatif seperti karbon keras — bentuk karbon padat yang tidak dapat diubah menjadi grafit oleh panas — sebagai anoda.
Baterai natrium lebih aman daripada baterai lithium selama pengoperasian dan transportasi. Baterai lithium telah menyebabkan kecelakaan yang berkaitan dengan pengisian yang berlebihan dan kepanasan. Sifat dan sifat kimia dari natrium teknologi memberikannya fitur keselamatan yang unggul, baik saat baterai kosong maupun terisi penuh. Baterai natrium lebih mudah untuk diangkut dengan aman dibandingkan dengan baterai lithium, yang perlu dikosongkan di bawah 30% sebelum diangkut melalui udara. Di sisi lain, baterai natrium dapat benar-benar dikosongkan hingga nol volt, menghilangkan potensi landasan pacu termal akibat korsleting.
Baterai Natrium Memiliki Prinsip Operasi dan Komponen yang Mirip dengan Baterai Lithium, Membuatnya Lebih Mudah Diadopsi Dibandingkan dengan Teknologi Baterai Lainnya
Sumber : Wood Mackenzie, Citi GPS
Penambangan logam baterai lithium tidak sepenuhnya “green”, sedangkan natrium lebih ramah lingkungan untuk sumbernya. Pengembangan baterai lithium banyak menggunakan bahan baku seperti lithium, nikel, kobalt, mangan, dan grafit. Menambang bahan-bahan ini memiliki tantangan tersendiri, dan pasokan, terutama lithium, akan membutuhkan waktu untuk menyesuaikan dengan tingkat pertumbuhan permintaan.
Selain itu, pertambangan tersebut menghasilkan emisi karbon yang signifikan meskipun bahannya merupakan komponen penting dari agenda dekarbonisasi. Penambangan lithium melalui proses brine (ekstraksi bahan yang berguna yang secara alami larut dalam air garam) di Amerika Selatan saja menghabiskan sekitar 2,2 juta liter air tawar per ton lithium yang diproduksi. Ada juga kekhawatiran seputar dampak penambangan lithium terhadap flora dan fauna lokal.
Natrium, sebaliknya, berlimpah di seluruh dunia dan dapat diekstraksi dari air laut. Keseluruhan biaya ekstraksi dan pemurnian diharapkan lebih rendah daripada lithium. Penggunaan natrium dalam baterai akan membantu negara kurang berkembang mengadopsi teknologi EV dan mencapai target EV karena kelimpahan mineral yang lebih besar.
Sel natrium lebih murah daripada jenis bahan kimia sel lithium, dan komersialisasi massal akan menurunkan biaya baterai secara keseluruhan. Sel baterai adalah unit terkecil dari baterai dan umumnya memiliki empat komponen, yang meliputi katoda (elektroda positif), anoda (elektroda negatif), pemisah, dan elektrolit.
Sel natrium disebut-sebut lebih murah daripada bahan kimia sel baterai lithium, seperti lithium besi fosfat lithium iron phosphate (LFP) dan lithium nikel mangan kobalt oksida- nickel manganese cobalt oxide (NMC).
Namun, biaya komponen sel tertentu, seperti elektrolit dan separator, bisa lebih tinggi karena lebih banyak material yang dibutuhkan untuk mengkompensasi densitas energi yang lebih rendah pada baterai natrium. Ini dapat menghasilkan biaya baterai natrium yang relatif lebih tinggi pada fase awal adopsi.
Perbandingan Antara Baterai Lithium dan Natrium
Sumber : Wood Mackenzie, Citi GPS
Tetapi pengurangan biaya dapat didorong oleh komersialisasi massal dan investasi yang signifikan di gigafactories (pabrik yang memproduksi sel baterai). Dalam kasus baterai lithium, biaya paket baterai turun sekitar 90% sejak 2010 karena adopsi massal dan investasi yang signifikan dalam rantai pasokan hilir. Baterai natrium juga dapat diproduksi menggunakan pengaturan pembuatan baterai lithium yang ada, yang selanjutnya dapat mengurangi biaya.
Beberapa perusahaan di seluruh Tiongkok dan Eropa sedang bekerja untuk membangun pabrik percontohan produksi sel natrium dan menciptakan rantai pasokan yang berfungsi. Seiring waktu, dengan investasi skala besar, biaya baterai natrium akan turun, dan dengan biaya yang lebih rendah, adopsi komersial dari teknologi baterai natrium ini akan meningkat.
