Can Sodium-Ion Replace Li-Ion Batteries in EVs?

Charging Sodium-Ion Battery in EV

Csebuah baterai natrium-ion menggantikan rekan-rekan lithium-ion mereka dalam pencarian India untuk adopsi mobilitas listrik yang lebih besar?

Perkembangan terbaru di sektor kendaraan listrik (EV) tampaknya menunjukkan bahwa ini mungkin. Konglomerat seperti Reliance Industries dan perusahaan rintisan seperti Sentient Labs yang berbasis di Pune, Indi Energy yang berbasis di Roorkee, dan Sodion Energy di Coimbatore membuat langkah nyata ke arah ini, mengingat teknologi sodium-ion lebih murah daripada teknologi baterai lithium-ion EV saat ini. . (Gambar representasional di atas milik Shutterstock/KAIN KAUSHIK)

Beberapa produsen telah berbicara tentang bagaimana baterai Li-ion menggantikan komponen EV yang paling mahal, terhitung 40-50% dari biayanya. Jika sel natrium-ion diproduksi dalam skala massal, banyak di sektor ini percaya itu akan membuat EV lebih terjangkau.

Bala Pachayappa, mantan chief technology officer Ampere Electric, yang sekarang menjadi CEO Sodion Energy, sebuah startup baterai, berpendapat bahwa transisi ini akan membuat EV “lebih murah daripada kendaraan bermesin IC bahkan tanpa subsidi”.

“Dalam hal biaya, sel ion natrium akan sedikit lebih mahal daripada asam timbal, tetapi lebih murah daripada sel ion lithium sekitar 30-40% sesuai perkiraan kami,” katanya. India yang Lebih Baik.

Selain biaya, bagaimanapun, teknologi sodium-ion memiliki serangkaian keunggulan lain dibandingkan rekan-rekan lithium-ion mereka, dari ketersediaan dan kapasitas baterai hingga dampak terhadap lingkungan.

Membuat Transisi Itu

Itu terjadi pada tahun 2018 ketika Bala Pachayappa mulai melihat kimia baterai alternatif untuk lithium-ion. “Kami tahu bahwa dibutuhkan satu dekade lagi agar baterai solid-state menjadi terjangkau. Hidrogen adalah sesuatu yang kami lihat juga, tetapi memiliki beberapa cara sebelum komersialisasi. Setelah tersandung pada beberapa pekerjaan penelitian di Singapura, kami menyaksikan betapa luar biasanya kinerjanya di laboratorium,” kenangnya.

Dia melihat bahwa seseorang dapat mengosongkan seluruh baterai natrium-ion hingga nol volt tanpa mempengaruhi umur sel. “Itu adalah salah satu bagian terbaik dari sel ion natrium. Ini juga memberikan 80-90% manfaat lithium titanate oxide (LTO), salah satu kimia sel lithium terbaik yang aman, memiliki umur panjang dan memiliki kualitas pengisian cepat. Di laboratorium, baterai natrium-ion terisi penuh dalam 10 menit. Namun, ini semua dalam kondisi laboratorium. Saat Anda mengkomersialkan teknologi lab, Anda mungkin kehilangan 40-45% dari hasil atau kinerja yang terlihat di lab. Meski begitu, ion natrium lebih baik daripada baterai LFP (Lithium ferro phosphate) dalam hal kinerja. LFP seperti yang terbaik kedua setelah Lithium Titanate Oxide dalam hal kimia sel dalam keluarga sel Lithium, ”tambah Bala.

Melihat kinerja baterai natrium-ion di laboratorium menginspirasi Bala dan rekan-rekannya untuk mendirikan Sodion Energy pada tahun berikutnya pada November 2019. Mandat organisasi ini adalah menemukan alternatif kepadatan yang lebih murah, lebih aman, dan lebih baik daripada rekan lithium mereka.

“Natrium adalah pilihan yang lebih baik, mengingat kami sedang mengembangkan baterai yang lebih aman, lebih murah, dan berdensitas lebih tinggi tanpa menambang bahan tanah jarang seperti kobalt dan nikel, aktivitas komersial yang beracun bagi lingkungan, dan memancarkan bahan kimia berbahaya lainnya. Dalam hal kepadatan natrium, terlepas dari kimia sel, Anda sedang melihat suatu tempat antara 95 Watt-jam per kilogram (Wh/kg) hingga 130 Wh/kg, yang mendekati baterai yang saat ini ada di pasaran, mulai dari sekitar 140 Wh/kg hingga 180. Meskipun baterai natrium-ion saat ini memiliki kepadatan energi yang lebih rendah, baterai ini bekerja lebih baik pada suhu yang lebih dingin dan memiliki masa pakai yang lebih lama. Kami memiliki sel yang berfungsi, menghasilkan satu atau dua batch beberapa lakh sel selama periode pengujian kami. Dalam hal kimia sel, ion natrium adalah entitas yang terbukti. Kimia sel ion natrium ini memungkinkan baterai mengisi daya lebih cepat hingga hampir 100% dalam 20 menit dan tidak mudah terbakar. Kami berada di puncak produksi komersial,” jelas Bala.

Pengubah Game Global

Keputusan China’s Contemporary Amperex Technology Co., atau CATL, produsen baterai sel lithium terbesar di dunia, untuk mengungkap baterai natrium-ion terbarunya pada Juli 2021 memberikan kredibilitas besar pada sel ion natrium. Laporan menunjukkan bahwa baterai diharapkan memiliki kepadatan energi 160 Wh/kg dan akan memakan waktu 15 menit untuk mencapai 80% dari pengisian dayanya.

Perkembangan menarik lainnya adalah keputusan Reliance untuk membeli startup baterai sodium-ion yang berbasis di Inggris, Faradion, awal bulan ini seharga USD 135 juta. Laporan menunjukkan bahwa Reliance akan menginvestasikan USD 35 juta lebih lanjut di Faradion untuk mempercepat komersialisasi produk teknologi yang terakhir, termasuk baterai yang dimaksudkan untuk mobilitas listrik.

“Biaya lithium karbonat tingkat baterai telah meningkat lebih dari tiga kali lipat dalam 12 bulan terakhir, menjadi di atas $30 per kg, menurut perusahaan pelacak S&P Global Platts. Sementara itu, Badan Energi Internasional memperkirakan bahwa permintaan lithium akan meningkat dengan faktor 43 antara tahun 2020 dan 2040. Kelimpahan natrium berarti harganya tidak mungkin naik secara dramatis di masa mendatang,” catat artikel baru-baru ini yang diterbitkan di Chemical and Engineering News.

Sel Baterai Ion Natrium
Sel Baterai Ion Sodium (Gambar milik Faradion)

Mandiri

Sodium juga memungkinkan setiap negara untuk memproduksi sel baterai sendiri tanpa menunggu bahan baku dari negara seperti China.

Tentu saja, untuk mewujudkannya, Anda memerlukan investasi dalam mengembangkan ekosistem dan pembuatan klaster. Juga, kelimpahan natrium jauh lebih tinggi daripada lithium atau kalium. Itu membuat natrium menjadi teknologi yang sangat penting dan layak untuk masa depan.

“Kandungan natrium dalam cadangan bumi sekitar 2,5% hingga 3%, atau 300 kali lebih banyak dari lithium, dan lebih merata, menurut analis Jefferies Group LLC. Itu berarti ia memiliki keunggulan biaya yang besar. Paket daya ini dapat berharga hampir 30% hingga 50% lebih murah daripada opsi baterai mobil listrik termurah yang tersedia saat ini. Selain itu, harga natrium kurang sensitif terhadap perputaran pasar dibandingkan dengan lithium,” ujar Anjani Trivedi, kolumnis Bloomsberg.

“Tentu kita juga harus mempertimbangkan perspektif investor. Mereka akan menunggu sebelum berinvestasi dalam sesuatu seperti sel ion natrium karena mereka sudah diinvestasikan dalam Li-ion. Transisi ini pasti akan memakan waktu karena investasi sebelumnya dalam lithium dan kurangnya penelitian, investasi dan pengembangan solusi natrium. Selain itu, baterai natrium-ion juga akan membutuhkan rantai pasokan baru karena mereka tidak dapat bergantung pada yang didedikasikan untuk rekan-rekan lithium-ion mereka. Namun, biaya bahan baku yang lebih rendah akan mengakibatkan penurunan biaya produksi. CATL mengklaim bahwa rantai pasokannya akan berjalan pada tahun 2023. Setelah pasokan sel ion natrium meningkat dan menjadi terorganisir di India, semua OEM akan mengikutinya dengan beralih dari lithium-ion,” menginformasikan Bala.

Mengingat bahwa teknologi baterai natrium-ion lebih murah, tidak mudah terbakar, dan seefisien jika tidak lebih dari rekan-rekan lithium-ion mereka, selain fakta bahwa bahan baku yang dibutuhkan lebih banyak ditemukan secara lokal, ruang lingkup untuk adopsi EV yang lebih besar meningkat secara signifikan.

“Pada akhirnya, kemampuan untuk menempatkan opsi yang lebih murah dan lebih aman di pasar juga berarti aksesibilitas yang luas bagi konsumen yang sadar harga atau negara dengan sumber daya terbatas. Negara-negara seperti India dan Afrika Selatan berlomba-lomba untuk ikut-ikutan dengan mobil listrik dengan rencana besar dan ambisius untuk mencapai target hijau global. Namun, mereka tidak memiliki sumber daya atau akses ke sana — baik keuangan maupun bahan mentah. Opsi seperti baterai natrium-ion menawarkan jalur yang jelas untuk menjadi listrik dan membuat kemajuan dengan tujuan perubahan iklim mereka, ”tambah kolom Bloomberg.

Tetapi bahkan jika Anda melampaui mobilitas listrik, melihat elektrifikasi dan persyaratan untuk kapasitas penyimpanan yang lebih besar dalam dekade berikutnya, ion natrium menawarkan alternatif asli untuk solusi lithium dan akan menggantikan baterai timbal-asam. Bahkan saat ini, aplikasi baterai stasioner asam timbal sangat besar dan substansial. Misalnya, baterai asam timbal stasioner (SLA) terus menjadi bahan kimia baterai pilihan untuk daya cadangan, penerangan darurat, utilitas, sistem keamanan, eksplorasi minyak dan gas, sistem energi terbarukan, dan aplikasi lainnya.

“Baterai natrium-ion akan menggantikan timbal-asam,” Bala menegaskan, menambahkan, “Natrium-ion tidak akan segera menggantikan lithium-ion, tetapi pasti akan menggantikan baterai timbal-asam dan mengingat bagaimana 90% aplikasi stasioner masih ditenagai oleh timbal. -baterai asam, perbedaan yang akan dibuat oleh ion natrium bagi umat manusia di sini berpotensi besar.”

(Diedit oleh Yoshita Rao)

Suka cerita ini? Atau punya sesuatu untuk dibagikan? Tulis kepada kami: contact@thebetterindia.com, atau terhubung dengan kami di Facebook dan Indonesia.

Author: Aaron Ryan