Kebangkitan baterai sodium ke dunia baterai

Oleh: Heru Setyawan

Teknologi sodium-ion adalah siap, murah dan aman, tetapi dapatkah teknologi ini menggantikan lithium-ion?

Alex Scott

Ketika mengikuti seminar internasional tahun lalu di India, salah satu pembicara kunci manyampaikan salah satu pertanyaan yang menarik: “Mengapa berpaling dari lithium?” Dalam edisi terbaru majalah C&EN bulan Mei (vol. 100, no. 19), mereka mengangkat isu tentang kebangkitan baterai sodium-ion (Na-ion) sebagai alternatif baterai lithium-ion (Li-ion). Seperti telah dibahas sebelumnya (disini), lithium mempunyai permasalahan mendasar. Kebutuhan akan unsur ini sebegitu besarnya untuk pemakaian yang meliputi kendaraan listrik, alat elektronik jinjing, dan unit energi stasioner yang perusahaan tambang lithium berjuang untuk memenuhinya. Ini menyebabkan harga lithium sangat mahal. Selain itu, kira-kira 90% dari pasokan lithium dunia dikendalikan oleh perusahaan Tiongkok.

Data dari layanan informasi World of Statistics menunjukkan bahwa harga lithium hidroksida naik menjadi $78.032 per metrik ton dari $6.800 pada tahun 2019. Sementara itu, harga sodium hidroksida (NaOH), prekursor baterai sodium-ion, adalah dibawah $800 per metrik ton. Sementara lithium harus diekstraksi dari batuan atau larutan garam, sodium hidroksida kualitas baterai siap diproduksi selama konversi elektrolitik garam menjadi khlor.

Baterai sodium-ion memenangi lithium-ion dalam beberapa cara, tetapi bukan pada karakteristik kunci kerapatan energi. Teknologi sodium-ion adalah siap, murah dan aman, tetapi dapatkah teknologi ini menggantikan lithium-ion? Tabel 1 menunjukkan perbandingan karastristik baterai Na-ion dan Li-ion.

Karakteristik	Na-ion	Li-ion
Kerapatan energi	70-160 Wh/kg, dengan potensi sampai 200 Wh/kg	Berkisar dari 150 Wh/kg untuk katoda lithium-besi-fosfat sampai 275 Wh/kg untuk katoda nikel-mangan-kobalt
Manufaktur	Belum dibuat pada skala komersial	Terbukti pada skala komersial dan pada mobil kinerja tinggi
Harga bahan baku	Sodium hidroksida adalah $300-$800 per metrik ton	Lithium hidroksida adalah $78.000 per metrik ton
Keamanan	Tidak ada risiko pelarian panas	Dapat menghasilkan panas berlebihan dan terbakar
Kinerja pada suhu rendah	Menjaga kinerja >90% pada -20oC	Turun drastis pada suhu lebih rendah
Kemampuan didaur ulang	Proses rekoveri sederhana	Pemisahan kompleks logam mungkin diperlukan
Umur layanan	Beberapa pengembang telah berjuang untuk mengatasi pemudaran kinerja	Kinerja tetap pada jumlah siklus yang tinggi

Baterai sodium-ion dapat diisi ulang memiliki konstruksi yang mirip dengan baterai lithium-ion. Selama pengisian, ion Na bergerak dari katoda yang mengandung sodium dan besi melalui elektrolit cair dan menyeberangi penghalang polimer ke anoda karbon keras. Pada pemakaian, ion sodium kembali dari anoda ke katoda.

Perusahaan konsultan Wood Mackenzie dalam 2021 Report meramalkan bahwa baterai Na-ion mempunyai potensi untuk memindahkan beberapa tekanan rantai pasok lithium besi fosfat (LFP) dan baterai Li-ion lebih baru yang mengandung nikel, mangan dan kobalt. Perusahaan tersebut meramalkan bahwa produksi baterai Na-ion akan mencapai 20 GWh sebelum 2030, meningkat dari jumlah produksi skala pilot saat ini. Kapasitas produksi baterai total pada 2030 akan menjadi kira-kira 2.800 GWh.

Beberapa perusahaan yang siap untuk memproduksi secara komersial baterai Na-ion antara lain Faradion dan Natron Energy yang bermitra dengan Clarios. Keduanya berbasis di Amerika Serikat. Natron Energy berencana untuk membuka fasilitas pada 2023 untuk memproduksi 0,6 GWh baterai Na-ion setiap tahunnya. Perusahaan Reliance berencana untuk membangun pabrik baterai Na-ion di Jamnagar, India, untuk aplikasi seperti kendaraan listrik lebih lambat, mis.: becak listrik dan penyimpanan daya stasioner. Altris Energy (Swedia) berencana untuk membangun pabrik baterai Na-ion, dan telah menganggarkan sekitar $12 juta. CATL juga mengharapkan untuk bisa membangun pabrik Na-ion pada 2023.

Bahan dasar yang digunakan oleh Natron untuk memproduksi baterai Na-ion adalah pigmen prussian blue (Fe₄[Fe(CN)₆]₃), baik untuk anoda dan katoda. Katoda adalah kaya besi sedangkan anoda kaya mangan. Sementara itu Altris menggunakan senyawa prussian white, analog dengan prussian blue, yang komposisi utamanya adalah besi dan sodium. Anoda dibuat dari karbon keras yang bersumber dari biomassa, elektrolitnya bebas fluor, dan separatornya diturunkan dari serat selulosa.

Sementara ini, pengembang baterai Na-ion diam menunggu untuk mulai bergerak dari produksi skala pilot ke komersial. Isu rantai pasok dengan lithium adalah pembuka yang sedang mereka tunggu. Jika sodium-ion akan mencuri pangsa pasar dari lithium-ion, inilah saatnya.