Baterai mobil listrik

Akhir-akhir ini ramai dibicarakan tentang proyek “Putra Petir” yang digulirkan pemerintah. Proyek ini menginginkan mobil listrik menjadi andalan mobil nasional yang dikembangkan dan dibuat oleh bangsa sendiri. Ini merupakan salah satu proyek yang sangat ambisius dimana tenggang waktu yang diberikan untuk mewujudkan mobil listrik ini sangat singkat, kurang dari 5 tahun. Lembaga penelitian dan perguruan tinggi besar di Indonesia, seperti ITB, UI, ITS dan UGM, ditantang untuk mengembangkan mobil listrik dan dapat memenuhi harapan pemerintah dalam jangka waktu yang telah ditetapkan. ITS sendiri telah berencana untuk membentuk tim task force mobil listrik nasional.

Barangkali teknologi yang paling menantang berkenaan dengan pengembangan mobil listrik ini adalah sumber energi mobil itu sendiri, yaitu: baterai. Ini merupakan salah satu tantangan terbesar dalam penyimpan energi elektrokimia [1]. Kesulitan ini timbul dari fakta bahwa baterai seperti itu harus memiliki densitas energi gravimetri dan volumetri yang besar. Densitas energi gravimetri berkaitan dengan kapasitas per satuan berat dan densitas volumetri berkaitan dengan kapasitas per satuan volume. Kedua densitas tersebut harus besar sehingga baterai tidak membebani kendaraan dan memakan tempat.

Sebagai gambaran, mobil listrik kecil dengan jarak tempuh 250 km akan membutuhkan paket baterai 45 kWh. Pada paket baterai dengan densitas 0,25 kWh/kg akan berbobot 180 kg, yang mewakili kira-kira 10-15% dari massa total mobil. Volume baterai ini pada tingkat 75-100 L. Analisa sederhana ini tidak memperhitungkan perbesaran rancangan dalam energi dengan faktor 2 yang tampaknya dibutuhkan untuk memenuhi jaminan kelayakan yang masuk akal. Untuk alasan ini, umur baterai berkaitan erat dengan harga dari sistem ini. Saat ini harga baterai ion lithium pada tingkat $0,5 per W h, yang menyebabkan paket baterai besar harganya kira-kira $20.000.

Lalu, seperti apa rancangan sistem baterai mobil yang ideal? Barangkali densitas daya bukan merupakan faktor kritis untuk baterai kendaraan besar karena densitas energinya yang besar menyediakan daya absolut tinggi. Akan tetapi, keinginan untuk mengisi cepat akan membutuhkan densitas daya yang tinggi. Peningkatan densitas daya umumnya memerlukan pengorbanan densitas energi. Selain itu, infrastruktur listrik untuk pengisian cepat baterai besar tidak ada pada grid. Implementasi akhir akan tergantung pada skema pemanfaatannya. Baterai yang lebih kecil yang digunakan dalam mobil listrik hibrida membutuhkan densitas daya yang lebih besar. Untuk aplikasi seperti itu, baterai menghadapi kompetisi yang masuk akal dari kapasitor elektrokimia. Tetap akan dilihat apakah baterai, kapasitor elektrokimia atau sistem hibrida yang akhirnya akan mendominasi aplikasi ini.

Pustaka

[1] Dillon, S.J., Sun, K., Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. (2012), http://dx.doi.org/10.1016/j.cossms.2012.03.002.