Seiring meningkatnya permintaan untuk komputasi bergerak dan mobil listrik semua, keterbatasan teknologi baterai saat ini menghadirkan hambatan. Diciptakan pada tahun 1790-an oleh fisikawan Italia Alessandro Volta, baterai listrik telah menjadi pekerja keras banyak gadget, perangkat, dan mesin.
Karena perangkat konsumen menjadi lebih kecil dan penggunaannya yang tidak terputus sebelum mengisi ulang menjadi lebih penting, baterai juga semakin penting untuk menjadi miniatur dan lebih hemat energi. Namun, ini telah terbukti menjadi rintangan teknologi yang, jika dilampaui, akan menjadi perkembangan penting dan menguntungkan bagi ekonomi teknologi tinggi di masa depan.
Teknologi Baterai
Semua baterai listrik bergantung pada reaksi kimia dasar reduksi dan oksidasi (redoks) yang dapat terjadi antara dua bahan yang berbeda. Reaksi ini ditempatkan dalam wadah tertutup dan tertutup. Katoda, atau terminal positif direduksi oleh anoda, atau terminal negatif, tempat terjadi oksidasi. Katoda dan anoda dipisahkan secara fisik oleh elektrolit yang memungkinkan elektron mengalir dengan mudah dari satu terminal ke terminal lainnya. Aliran elektron ini menyebabkan potensi listrik, yang memungkinkan untuk arus listrik ketika sirkuit selesai.
Baterai konsumen sekali pakai (dikenal sebagai baterai primer), seperti sel berukuran AA dan AAA yang diproduksi oleh perusahaan seperti Energizer (ENR), mengandalkan teknologi yang tidak kondusif untuk aplikasi modern. Untuk satu, mereka tidak dapat diisi ulang. Baterai alkali ini disebut menggunakan katoda mangan dioksida dan anoda seng, dipisahkan oleh elektrolit kalium dioksida encer. Elektrolit mengoksidasi seng dalam anoda sedangkan mangan dioksida dalam katoda bereaksi dengan ion seng teroksidasi untuk menghasilkan listrik. Secara bertahap, produk sampingan reaksi terbentuk dalam elektrolit dan jumlah seng yang tersisa untuk dioksidasi berkurang. Akhirnya, baterai mati. Baterai ini biasanya menyediakan 1, 5 volt listrik dan dapat diatur secara serial untuk menambah jumlah itu. Sebagai contoh, dua baterai AA dalam seri menyediakan tiga volt listrik.
Baterai isi ulang (dikenal sebagai baterai sekunder) bekerja dengan cara yang sama, menggunakan reaksi oksidasi reduksi antara dua bahan, tetapi mereka juga memungkinkan reaksi mengalir secara terbalik. Baterai isi ulang yang paling umum digunakan di pasaran saat ini adalah lithium-ion (LiOn), meskipun berbagai teknologi lain juga dicoba untuk mencari baterai isi ulang yang bisa dikerjakan, termasuk nikel-logam hidrida (NiMH) dan nikel-kadmium (NiCd).
NiCd adalah baterai isi ulang pertama yang tersedia secara komersial untuk penggunaan pasar massal tetapi menderita karena hanya mampu mengisi ulang dalam jumlah terbatas. NiMH mengganti baterai NiCd dan dapat diisi lebih sering. Sayangnya, mereka memiliki umur simpan yang sangat singkat, jadi jika mereka tidak digunakan segera setelah diproduksi, mereka mungkin tidak efektif. Baterai LiOn memecahkan masalah ini dengan datang dalam wadah kecil, memiliki umur simpan yang lama, dan memungkinkan banyak biaya. Tapi, baterai LiOn bukan yang paling umum digunakan dalam elektronik konsumen seperti perangkat mobile dan komputer laptop. Baterai ini jauh lebih mahal daripada baterai alkali sekali pakai dan biasanya tidak datang dalam ukuran tradisional AA, AAA, C, D dll.
Jenis baterai isi ulang terakhir yang kebanyakan orang kenal adalah baterai timbal-asam cair, paling umum digunakan sebagai baterai mobil. Baterai ini dapat memberikan banyak daya (seperti saat menyalakan mobil), tetapi mengandung bahan berbahaya, termasuk timbal dan asam sulfat, yang digunakan sebagai elektrolit. Baterai jenis ini harus dibuang dengan hati-hati agar tidak mencemari lingkungan atau menyebabkan kerusakan fisik bagi mereka yang menanganinya.
Tujuan teknologi baterai saat ini adalah untuk menciptakan baterai yang dapat menyamai atau meningkatkan kinerja baterai LiOn, tetapi tanpa biaya berat yang terkait dengan produksinya. Dalam keluarga ion lithium, upaya telah difokuskan pada penambahan bahan tambahan untuk meningkatkan efektivitas baterai sambil menurunkan harga. Misalnya, pengaturan lithium-cobalt (LiCoO2) sekarang ditemukan di banyak telepon seluler, laptop, kamera digital, dan produk yang dapat dikenakan. Sel Lithium-mangan (LiMn2O4) paling umum digunakan untuk alat-alat listrik, instrumen medis, dan powertrain listrik, seperti yang ditemukan pada kendaraan listrik. (Untuk lebih lanjut, lihat: Mengapa Mobil Tesla Begitu Mahal? )
Saat ini, ada tim yang melakukan penelitian dan pengembangan untuk meningkatkan kinerja baterai berbasis lithium. Baterai Lithium-air (Li-Air) adalah pengembangan baru yang menarik yang memungkinkan kapasitas penyimpanan energi yang jauh lebih besar - kapasitas hingga 10 kali lebih banyak daripada baterai LiOn pada umumnya. Baterai ini benar-benar akan "menghirup" udara dengan menggunakan oksigen gratis untuk mengoksidasi anoda. Meskipun teknologi ini tampak menjanjikan, ada sejumlah masalah teknologi, termasuk penumpukan cepat produk sampingan penurunan kinerja dan masalah "kematian mendadak" di mana baterai berhenti bekerja tanpa peringatan.
Baterai logam-lithium juga merupakan perkembangan yang mengesankan, menjanjikan efisiensi energi hampir empat kali lebih banyak daripada teknologi baterai mobil listrik saat ini. Baterai jenis ini juga jauh lebih murah untuk diproduksi, yang akan menurunkan biaya produk yang menggunakannya. Masalah keamanan, bagaimanapun, adalah masalah utama karena baterai ini dapat menjadi terlalu panas, menyebabkan kebakaran, atau meledak jika rusak. Teknologi baru lainnya yang sedang dikerjakan termasuk lithium-sulfur dan silikon-karbon, tetapi sel-sel ini masih dalam tahap awal penelitian dan belum layak secara komersial. Ada juga beberapa perkembangan yang terjadi di sekitar baterai bertenaga surya.
Berinvestasi dalam Teknologi Baterai
Jika dan ketika teknologi baterai lepas landas dalam arah baru yang menarik ini, itu akan menurunkan biaya produksi untuk elektronik konsumen dan untuk kendaraan listrik seperti yang diproduksi oleh Tesla Motors (TSLA). Tesla baru-baru ini mengumumkan pembangunan 'gigafactory' untuk tidak hanya memproduksi lebih banyak kendaraan tetapi juga memproduksi baterai LiOn sendiri, bersama dengan raksasa elektronik Jepang Panasonic (ADR: PCRFY). Dengan mengambil masalah produksi baterai ke tangan mereka sendiri, Tesla mungkin telah menemukan cara yang bagus untuk mendapatkan paparan investasi baik untuk mobil listrik dan teknologi baterai.
Pasar teknologi baterai agak rabun dengan teknologi baru, perkembangan dan kemitraan yang melambungkan industri ke depan. Visiongain "20 Perusahaan Baterai Lithium-Ion Top Report 2018" memberikan banyak wawasan tentang pasar teknologi baterai dan produsen topnya. Perusahaan dalam laporan meliputi:
- A123 Systems Inc. Korporasi Pasokan Energi Otomotif (AESC) Korporasi Industri Penerbangan China (AVIC) BYD Company Ltd. CBAK Energy Technology Inc. Comtentar Amperex Technology Ltd (CATL) Chemical Co, Ltd Johnson Controls International Plc. LG Chem Microvast Inc Baterai Panasonic Corporation Saft Samsung SDI Co Ltd TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL) Tesla Inc Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co, Ltd Tianneng Power International Ltd Ltd Toshiba Corporation
Nama-nama terkenal lainnya dalam industri baterai termasuk yang berikut:
- Arotech Corp (ARTX) mengembangkan dan mendistribusikan baterai lithium dan seng-air dan menghitung militer AS di antara para pelanggannya. PolyPore Inc. (PPO) memproduksi baterai polimer lithium yang sangat khusus terutama untuk keperluan industri dan medis. Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) adalah perusahaan energi alternatif yang memiliki usaha patungan yang dimiliki mayoritas dengan Delphi Automotive (DLPH) untuk membuat solusi baterai untuk kendaraan listrik., baterai berbasis graphene. Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) juga melakukan penelitian untuk aplikasi berbasis graphene. EnerSys adalah murni bermain pada baterai. Saat ini produsen baterai industri terbesar di dunia.
Ada juga Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). ETF ini berupaya melacak Indeks Lithium Global Solaktif dan memberikan paparan portofolio yang terdiversifikasi dari perusahaan publik yang berfokus terutama pada litium termasuk penambangan litium, pemurnian litium dan penggunaan litium dalam produksi baterai. Kepemilikan teratas di LIT ETF pada Oktober 2018 termasuk yang berikut:
- FMC CORP 18, 06% ALBEMARLE CORP 17, 64% SAMSUNG SDI CO LTD 7, 40% ENERSYS 6, 91% QUIMICA Y MINERA CHIL-SP 6, 62% LG CHEM LTD 5, 41% GS YUASA CORP 4, 95% CORP PANASONIC 4, 60% TESLA INC 4, 37% SIMPLO TECHNOLOGY CO LTD 4, 24%
Garis bawah
Baterai untuk daya selalu penting di era modern. Namun, dengan munculnya komputasi mobile dan mobil listrik, kepentingan mereka hanya akan terus tumbuh. Saat ini, misalnya, paket daya baterai menyumbang lebih dari setengah biaya mobil Tesla.
Karena semakin pentingnya mereka, penelitian baterai yang lebih baru dan lebih dapat diisi ulang mendapatkan momentum. Baterai lithium-air dan litium-logam mungkin terbukti sebagai kemajuan yang penting. Jika teknologi ini benar-benar membuahkan hasil, berinvestasi di perusahaan besar yang terlibat dalam produksi baterai, di pabrik lithium-ion murni, atau paparan tidak langsung melalui produsen logam lithium dapat membantu meningkatkan kinerja portofolio di masa depan. ( Untuk lebih lanjut, lihat: Berinvestasi dalam Megatrend Berikutnya: Lithium .)
