Apa selanjutnya untuk baterai

Apa selanjutnya untuk baterai

Transisi akan membutuhkan banyak baterai — dan yang lebih besar dan lebih murah.

Sebagian besar kendaraan listrik saat ini ditenagai oleh baterai lithium-ion, teknologi yang cenderung puluhan tahun yang juga digunakan di laptop dan ponsel. Pengalaman mode selama bertahun-tahun membantu menekan harga dan memperkuat kinerja, jadi EV hari ini akan meniru kesan mobil bertenaga gas dan mungkin berpacu sejauh beberapa mil di antara pengisian daya. Baterai lithium-ion juga menemukan aplikasi baru, termasuk penyimpanan listrik di jaringan yang dapat mendukung keseimbangan sumber energi terbarukan yang terputus-putus seperti angin dan menjelaskan volta.

Tapi ada banyak ruang kosong untuk perbaikan. Laboratorium akademik dan perusahaan sama-sama mencari cara untuk memperkuat teknologi—meningkatkan kemampuan, mempercepat waktu pengisian daya, dan memangkas harga. Tujuannya adalah baterai yang jauh lebih murah yang dapat menyediakan penyimpanan murah untuk jaringan listrik dan memungkinkan kendaraan listrik untuk menempuh jarak yang lebih jauh dengan biaya tertentu.

Pada saat yang sama, masalah tentang pasokan pasokan baterai utama seperti kobalt dan lithium mendorong pencarian pilihan yang bisa dibayangkan untuk bahan kimia lithium-ion yang terkenal.

Di tengah meningkatnya pertanyaan untuk EV dan energi terbarukan serta ledakan gaya baterai, satu hal yang jelas: baterai akan memainkan peran kunci dalam transisi ke energi terbarukan. Berikut hal yang harus ditetapkan pada tahun 2023.

Pemikiran ulang yang intensif

Beberapa pendekatan yang sangat berbeda untuk baterai EV mungkin terlihat berkembang pada tahun 2023, meskipun mereka pasti akan membutuhkan waktu lebih lama untuk membuat dampak komersial.

Salah satu cara untuk mendapatkan perawatan dari agen yang menyamar pada tahun ini adalah yang disebut baterai safe-yelp. Baterai lithium-ion dan bahan kimia terkait menggunakan elektrolit cair yang mengangkut muatan; baterai safe-yelp mengganti cairan ini dengan keramik atau bahan brankas lainnya.

Pertukaran ini membuka peluang yang mengemas lebih banyak energi ke dalam tugas yang lebih kecil, yang berpotensi meningkatkan jangkauan kendaraan listrik. Baterai yelp yang kuat dapat mentransfer daya lebih cepat, yang berarti waktu pengisian lebih singkat. Dan karena beberapa pelarut yang terkandung dalam elektrolit mungkin mudah terbakar, para pendukung baterai yelp yang aman berteriak bahwa mereka memperkuat keamanan dengan mengurangi risiko kebakaran.

Baterai yelp yang kuat dapat menggunakan berbagai bahan kimia, namun kandidat utama untuk komersialisasi menggunakan baja litium. Quantumscape, misalnya, serius dengan teknologi itu dan mengumpulkan investasi jutaan dolar sebelum go public pada tahun 2020. Perusahaan tersebut memiliki alamat Volkswagen yang mungkin akan memasang baterainya di mobil pada tahun 2025.

Tetapi baterai yang benar-benar diciptakan kembali telah terbukti canggih, dan baterai baja litium menikmati masalah yang terlihat tentang degradasi dari waktu ke waktu, serta tantangan produksi. Quantumscape mengumumkan pada bulan Desember yang bodoh bahwa mereka telah mengirimkan sampel ke mitra otomotif untuk diperiksa, sebuah tonggak penting dalam perjalanan untuk memasukkan baterai yelp yang aman ke dalam mobil. Pemain safe-yelp-battery lainnya, menghargai Robust Vitality, juga bekerja untuk menemukan dan menguji baterai mereka. Tetapi meskipun mereka dapat mencapai tonggak utama tahun ini dengan cerdas, baterai mereka tidak akan masuk ke dalam kendaraan di jalan raya pada tahun 2023.

Baterai yelp yang kuat bukanlah teknologi baru yang paling menarik perhatian untuk diharapkan. Baterai natrium-ion juga menyimpang tajam dari total bahan kimia lithium-ion hari ini. Baterai ini mirip dengan baterai lithium-ion, termasuk elektrolit cair, tetapi selain lithium, mereka menggunakan natrium sebagai bahan kimia utama. CATL besar baterai Cina dilaporkan berencana untuk mulai memproduksinya secara massal pada tahun 2023.

HOT 🔥  Substansi pengubah pikiran dilebih-lebihkan sebagai obat ajaib

Baterai natrium-ion mungkin tidak lagi meningkatkan kinerja, tetapi dapat menurunkan harga karena mengandalkan bahan yang jauh lebih murah dan tersedia secara lebih luas daripada yang dicapai bahan kimia lithium-ion. Atau tidak yakin apakah baterai ini akan dapat memenuhi kebutuhan rentang EV dan waktu pengisian daya, itulah sebabnya banyak perusahaan yang mengejar teknologi, menghargai Natron yang berbasis di AS, berfokus pada aplikasi yang tidak terlalu menegangkan untuk memulai, menghargai penyimpanan stasioner atau gadget mikromobilitas yang setara dengan e-sepeda dan skuter.

Saat ini, pasar baterai yang ditujukan untuk penyimpanan jaringan stasioner adalah udang—kira-kira sepersepuluh ukuran pasar baterai EV, yang pada dasarnya didasarkan pada Yayoi Sekine, kepala penyimpanan energi di perusahaan riset energi BloombergNEF. Tetapi pertanyaan tentang penyimpanan listrik meningkat karena lebih banyak energi terbarukan dipasang, karena sumber energi terbarukan utama menghargai angin dan menggambarkan volta adalah variabel, dan baterai dapat mendukung vitalitas penyimpanan saat dibutuhkan.

Baterai lithium-ion tidak cocok untuk penyimpanan stasioner, bahkan seandainya mereka cenderung untuk itu hari ini. Sementara baterai untuk EV semakin kecil, lebih ringan, dan lebih cepat, tujuan utama penyimpanan stasioner adalah untuk menurunkan harga. Dimensi dan berat tidak penting untuk penyimpanan jaringan, yang berarti kimiawi yang berbeda kemungkinan besar akan larut.

Satu mega bintang yang sedang naik daun di penyimpanan stasioner adalah besi, dan dua pemain mungkin akan terlihat berkembang di tahun mendatang. Luxuriate in Vitality sedang mengembangkan baterai besi-udara yang menggunakan elektrolit berbasis air dan pada dasarnya menyimpan energi akibat karat yang dapat dibalik. Perusahaan belum lama ini mengumumkan fasilitas manufaktur senilai $760 juta di Weirton, Virginia Barat, yang dijadwalkan untuk memulai konstruksi pada tahun 2023. Setiap perusahaan lain, ESS, sedang membangun bentuk tertentu dari baterai besi yang menggunakan bahan kimia terkait; itu telah mulai berproduksi di kantor pusatnya di Wilsonville, Oregon.

Pergeseran internal yang dirayakan

Baterai lithium-ion tetap lebih besar dan lebih murah, tetapi para peneliti mengutak-atik teknologi lebih banyak untuk meningkatkan efisiensi dan menurunkan biaya.

Salah satu motivasi terpenting berasal dari kesan volatilitas pasokan baterai, yang mungkin akan memaksa perusahaan untuk mengganti bahan kimia. “Ini permainan yang mengesankan,” kata Sekine.

Katoda biasanya merupakan salah satu komponen baterai yang paling mahal, dan bentuk katoda yang disebut NMC (nikel mangan kobalt) adalah keragaman dominan dalam baterai EV saat ini. Tetapi ketiga bagian ini, sebaik litium, mahal, jadi memotong sebagian atau semuanya mungkin dapat membantu mengurangi biaya.

Tahun ini mungkin menjadi tahun pelarian untuk satu alternatif: lithium besi fosfat (LFP), materi medan katoda kesan rendah yang kadang-kadang cenderung untuk baterai lithium-ion.

Peningkatan terbaru dalam bahan kimia dan produksi LFP telah membantu meningkatkan efisiensi baterai ini, dan perusahaan beralih untuk mengadopsi teknologi tersebut: pangsa pasar LFP tumbuh dengan cepat, dari sekitar 10% pasar EV dunia pada tahun 2018 menjadi sekitar 40% pada tahun 2022. Tesla sudah menggunakan baterai LFP di beberapa kendaraan, dan pembuat mobil menghargai Ford dan Volkswagen mengumumkan bahwa mereka berencana untuk mulai menawarkan beberapa perangkat EV dengan bahan kimia tersebut juga.

HOT 🔥  Kita tidak perlu takut dengan beberapa pandemi flu ayam—tapi

Meskipun penelitian baterai cenderung meningkatkan keingintahuan pada kimia katoda, anoda juga sejalan untuk mendapatkan perubahan.

Sebagian besar anoda dalam baterai lithium-ion hari ini, apa pun katodanya, gunakan grafit untuk menjaga ion lithium. Tapi pilihan yang bisa dibayangkan seperti silikon dapat mendukung peningkatan kepadatan energi dan mempercepat pengisian daya.

Anoda silikon telah menjadi bidang penelitian selama bertahun-tahun, tetapi secara historis mereka tidak memiliki masa pakai yang cukup lama untuk bertahan dalam produk. Namun sekarang, perusahaan mulai meningkatkan produksi persediaan.

Pada tahun 2021, startup Sila mulai memproduksi anoda silikon untuk baterai dalam instrumen kebugaran yang dapat dikenakan. Perusahaan dulu tidak lagi terlalu lama di masa lalu memberikan hibah $100 juta dari Divisi Vitalitas untuk mendukung menciptakan fasilitas produksi di Moses Lake, Washington. Pabrik tersebut akan mendukung kemitraan Sila dengan Mercedes-Benz dan diperkirakan akan memasok baterai kendaraan listrik mulai tahun 2025.

Startup lain bekerja untuk memadukan silikon dan grafit bersama-sama untuk anoda. OneD Battery Sciences, yang telah bermitra dengan GM, dan Sionic Vitality mungkin akan menemukan langkah tambahan menuju komersialisasi tahun ini.

Kebijakan membentuk barang dagangan

Undang-Undang Pengurangan Inflasi, yang disahkan pada tahun 2022 yang bodoh, mengalokasikan hampir $370 miliar dalam pendanaan untuk iklim dan vitalitas halus, termasuk miliaran untuk EV dan produksi baterai. “Semua orang memikirkan IRA,” kata Yet-Ming Chiang, peneliti pasokan di MIT dan bapak pendiri beberapa perusahaan baterai.

IRA akan memberikan pinjaman dan hibah kepada pembuat baterai di AS, meningkatkan kemampuan. Selain itu, kredit pajak kendaraan listrik dalam peraturan memberi insentif kepada pembuat mobil untuk memasok pasokan baterai di AS atau dari mitra perdagangan bebasnya dan membuat baterai di AS Utara. Sebagai akibat dari pendanaan IRA dan pembatasan kredit pajak kendaraan listrik, pembuat mobil akan terus mengumumkan kemampuan manufaktur baru di AS dan menemukan cara baru untuk memasok pasokan.

Semua itu menyiratkan akan semakin banyak pertanyaan tentang bahan utama dalam baterai lithium-ion, termasuk lithium, kobalt, dan nikel. Salah satu yang bisa dibayangkan dari insentif IRA adalah peningkatan dalam hobi yang sudah berkembang seputar daur ulang baterai. Meskipun tidak akan ada cukup EV yang keluar dari jalan dalam waktu dekat untuk memenuhi permintaan beberapa pasokan utama, daur ulang mulai memanas.

CATL dan perusahaan China lainnya menikmati keunggulan dalam daur ulang baterai, tetapi industri ini mungkin melihat pertumbuhan yang signifikan di banyak pasar EV utama seperti AS dan Eropa Utara tahun ini. Redwood Provides dan Li-Cycle yang berbasis di Nevada, yang berkantor pusat di Toronto, sedang membangun perusahaan dan produk dan bekerja untuk memisahkan dan memurnikan logam baterai utama seperti litium dan nikel untuk digunakan kembali dalam baterai.

Li-Cycle bertekad untuk mulai menugaskan fasilitas daur ulangnya yang berharga pada tahun 2023. Redwood Provides telah mulai memproduksi produk pertamanya, foil tembaga, dari fasilitasnya di luar Reno, Nevada, dan tidak lagi terlalu lama dalam rencana yang diumumkan sebelumnya untuk menciptakan fasilitas ke-2 yang dimulai tahun ini di Charleston, Carolina Selatan.

Dengan membanjirnya uang dari IRA dan polis asuransi yang berbeda di sekitar lapangan memicu pertanyaan untuk EV dan baterainya, 2023 akan menjadi tahun untuk dibayangkan.

Cerita ini adalah bagian dari Tinjauan Pengetahuan MIT’s What’s Next series, tugas yang kami amati di seluruh industri, tren, dan teknologi untuk memberi Anda pandangan pertama tentang pengacakan yang berkepanjangan.

Cakupan Asli

Baca juga

Abaikan bayi desainer.  Inilah cara CRISPR mengubah sebagian besar kehidupan

Abaikan bayi desainer. Inilah cara CRISPR mengubah sebagian besar kehidupan

Abaikan He Jiankui, ilmuwan bahasa China yang menciptakan bayi yang diedit gennya. Sebagai tambahan, meskipun …

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *