Dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta transformasi struktur energi global, energi terbarukan menjadi kunci pengembangan energi masa depan. Baterai lithium-ion, sebagai sumber baterai sekunder, telah berkembang pesat sejak tahun 1990-an. Keunggulannya berupa kepadatan energi yang tinggi, siklus hidup yang panjang, dan ramah lingkungan telah menjadikannya banyak digunakan dalam kendaraan energi baru, produk elektronik, dan sistem penyimpanan energi. Selain itu, baterai lithium-ion secara bertahap menjadi alat penelitian penting dalam industri energi terbarukan, membantu mendorong peningkatan sistem penyimpanan energi rumah. Pembentukan sistem jenis ini telah meningkatkan stabilitas sistem tenaga listrik serta menghemat biaya.
Di sini, kami akan mempelajari lebih jauh keuntungan dan kerugian penggunaan baterai lithium-ion untuk penyimpanan energi perumahan, termasuk kinerja baterai, biaya, keamanan, dan dampak lingkungan.
Daftar Isi
Struktur baterai lithium-ion
Pengembangan baterai lithium-ion untuk penyimpanan di rumah
Masalah dengan baterai lithium-ion rumah tangga
Penelitian yang sedang berlangsung tentang baterai lithium-ion
Prospek pasar baterai lithium-ion dalam negeri
Insentif bagi pemilik rumah untuk menggunakan baterai lithium-ion
Beberapa tips membeli baterai
Struktur baterai lithium-ion
Baterai litium-ion adalah jenis baterai sekunder (baterai isi ulang) yang terutama mengandalkan ion litium yang bergerak antara elektroda positif dan negatif. Baterai litium-ion umumnya terdiri dari sel, sekring (atau PTC), papan pelindung, cangkang, dan beberapa aksesori. Papan pelindung terutama terdiri dari chip pelindung, tabung MOS, resistor, kapasitor, dan papan PCB. Sedangkan sel mengacu pada sel elektrokimia tunggal yang mengandung elektroda positif dan negatif, elektrolit, diafragma, dan sebagainya. Zat aktif yang digunakan untuk membuat elektroda positif umumnya adalah litium manganat, litium kobalt, litium nikel kobalt manganat, atau litium besi fosfat. Grafit, atau karbon dengan struktur grafit serupa, digunakan untuk elektroda negatif. Elektrolit organik adalah pelarut karbonat yang dilarutkan dalam litium heksafluorofosfat; baterai lithium-ion polimer menggunakan elektrolit seperti gel.
Sepeda listrik biasanya menggunakan litium nikel kobalt manganat (juga dikenal sebagai terner) ditambah sedikit litium manganat. Diafragma adalah film polimer berbentuk dengan struktur mikropori yang memungkinkan ion litium lewat dengan bebas tetapi menghalangi elektron. Varietas umum terbuat dari polietilen (PE), polipropilen (PP), atau film kompositnya, diafragma tiga lapis PP/PE/PP. Cangkang baterai biasanya terdiri dari cangkang baja, cangkang aluminium, cangkang besi berlapis nikel, film aluminium-plastik, dll., sedangkan tutupnya dilengkapi dengan terminal positif dan negatif baterai.
Pengembangan baterai lithium-ion untuk penyimpanan di rumah
Teknologi produk
Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan perkembangan bertahap dan kematangan teknologi baterai litium-ion, baterai litium-ion dalam negeri telah mengalami kemajuan teknis yang signifikan dalam hal kapasitas, keamanan, masa pakai, dan sebagainya. Saat ini, kepadatan energi baterai lithium-ion rumah tangga umum adalah 200-300Wh/kg, dan beberapa produk kelas atas bahkan melebihi 350Wh/kg. Selain itu, peningkatan berkelanjutan pada teknologi sistem manajemen baterai (BMS) berarti keamanan baterai lithium-ion juga meningkat.
Skala pasar
Dalam beberapa tahun terakhir, ukuran pasar baterai litium-ion telah menunjukkan tren ekspansi yang pesat, dengan pasar baterai litium-ion rumah tangga global tumbuh dari US$1 miliar pada tahun 2010 menjadi US$10 miliar pada tahun 2020. Saat ini, pasar baterai litium- pasar baterai ion sebagian besar terkonsentrasi di Tiongkok, Jepang, dan Korea Selatan, menurut laporan yang relevan, dengan kawasan Asia-Pasifik menguasai lebih dari 70% pangsa pasar global. Sementara kawasan Eropa hanya menguasai 10-15% pasar global, hal ini menunjukkan bahwa pasar Eropa mempunyai potensi pengembangan yang besar.
Pengurangan biaya
Pengurangan biaya baterai lithium-ion melibatkan banyak aspek, dan produsen terus meningkatkan kinerja baterai dan mengurangi biaya baterai melalui teknologi, peningkatan material, dan optimalisasi produksi. Di masa depan, dengan pendalaman penelitian dan semakin matangnya teknologi, biaya produksi baterai lithium-ion juga akan semakin berkurang.
Masalah dengan baterai lithium-ion rumah tangga
Biaya
Dengan semakin matangnya teknologi baterai lithium-ion, biaya produksi telah menurun dari tahun ke tahun. Namun karena distribusi bahan mentah yang tidak merata, fluktuasi harga dapat menjadi signifikan, sehingga membuat biaya baterai lithium-ion lebih tinggi dibandingkan baterai tradisional, sehingga membatasi daya saingnya dalam aplikasi skala besar.
Daya tahan
Masa pakai baterai litium-ion ditentukan oleh jumlah siklus, laju pengisian dan pengosongan, suhu, dan faktor lainnya. Seiring bertambahnya jumlah siklus baterai, kapasitas dan keluaran daya baterai dapat menurun.
Masalah lingkungan
Meskipun baterai lithium-ion untuk penggunaan rumah tangga memberikan banyak kemudahan, baterai tersebut juga memiliki masalah lingkungan tertentu. Meskipun banyak produsen baterai litium-ion telah mengadopsi proses produksi ramah lingkungan, masih terdapat risiko lingkungan tertentu dalam pengolahan limbah baterai litium-ion. Misalnya, limbah baterai mengandung logam berat berbahaya, yang jika tidak ditangani dengan baik dapat menyebabkan pencemaran tanah, sumber air, dan ekosistem.
Bahaya keamanan
Baterai litium-ion yang mengalami pengisian dan pengosongan berlebihan, suhu tinggi, ekstrusi, dan kondisi khusus lainnya, dapat mengalami pelepasan panas, kebakaran, dan kecelakaan keselamatan lainnya. Meskipun ada peningkatan berkelanjutan dalam teknologi sistem manajemen baterai (BMS), keamanan baterai lithium-ion telah meningkat pesat; namun dalam kasus ekstrim, masih ada kemungkinan terjadinya kecelakaan keselamatan.
Penelitian yang sedang berlangsung tentang baterai lithium-ion
Sebagai perangkat penyimpanan energi yang efisien dan relatif ramah lingkungan, baterai lithium-ion telah mendapat perhatian dan penelitian yang luas dalam beberapa tahun terakhir. Penelitian saat ini terutama diarahkan pada optimalisasi material, struktur, manajemen baterai, teknologi pengisian cepat, keselamatan, dan aspek lainnya.
Inovasi material
Para peneliti telah mengeksplorasi bahan elektroda positif dan negatif baru untuk meningkatkan kepadatan energi, masa pakai, dan keamanan baterai. Misalnya, bahan silikon akan segera menggantikan grafit tradisional untuk elektroda negatif, sehingga meningkatkan kepadatan energi baterai. Pada saat yang sama, para peneliti juga mengeksplorasi bahan katoda baru, seperti bahan kaya litium dan bahan kaya litium berlapis, untuk meningkatkan kepadatan energi dan masa pakai baterai.
Elektrolit padat
Elektrolit padat adalah salah satu teknologi utama dalam baterai generasi berikutnya. Dibandingkan dengan elektrolit cair yang digunakan pada baterai lithium-ion tradisional, elektrolit padat memiliki keamanan lebih tinggi dan kepadatan energi lebih tinggi. Saat ini, para peneliti sedang mempelajari pengembangan elektrolit padat dengan konduktivitas ionik tinggi dan berbiaya rendah untuk menggantikan elektrolit cair tradisional.
Sistem manajemen baterai
Sistem manajemen baterai merupakan komponen penting dalam tingkat pemanfaatan energi baterai litium-ion, memperpanjang masa pakai baterai, dan meningkatkan keselamatan. Para peneliti sedang mengerjakan sistem manajemen baterai yang lebih cerdas untuk mencapai kontrol yang akurat dan pengelolaan baterai yang optimal.
Teknologi pengisian cepat
Teknologi pengisian cepat dapat mempersingkat waktu pengisian baterai dan meningkatkan efisiensi penggunaan. Para peneliti sedang mempelajari teknologi pengisian daya yang lebih efisien, seperti pengisian daya pulsa dan pengisian daya nirkabel, untuk mencapai kecepatan pengisian daya yang lebih cepat dan efisiensi pengisian daya yang lebih tinggi.
Prospek pasar baterai lithium-ion dalam negeri
Kebutuhan transformasi energi: Dengan kemajuan transformasi energi global, sumber energi terbarukan seperti energi surya dan energi angin secara bertahap menjadi arus utama. Baterai litium-ion dalam negeri membantu menyimpan sumber energi yang tidak ada habisnya ini, memungkinkan rumah tangga mencapai pasokan energi mandiri dan mengurangi ketergantungan mereka pada sumber energi fosil tradisional.
Popularitas kendaraan listrik: Dengan pesatnya perkembangan pasar kendaraan listrik, sistem penyimpanan energi baterai lithium-ion rumah tangga dapat diadaptasi untuk digunakan sebagai fasilitas pendukung kendaraan listrik, menyediakan solusi penyimpanan energi dan semakin meningkatkan jangkauan dan kinerjanya.
Kebijakan harga listrik di puncak lembah: Banyak negara dan wilayah menerapkan kebijakan harga listrik peak-valley untuk mendorong pengguna mengenakan harga rendah dan menggunakan listrik pada jam sibuk. Baterai litium-ion rumah dapat membantu pengguna memanfaatkan sepenuhnya kebijakan penetapan harga listrik di wilayah puncak untuk mengurangi biaya energi.
Promosi tujuan netralitas karbon: Negara-negara di seluruh dunia telah mengusulkan tujuan netralitas karbon untuk mendorong penyesuaian struktur energi dan mengurangi emisi karbon. Sistem penyimpanan energi baterai lithium-ion rumah tangga dapat meningkatkan efisiensi energi, mengurangi emisi karbon, dan membantu dunia mencapai netralitas karbon.
Inovasi teknologi: Dengan kemajuan berkelanjutan dalam pengembangan teknologi baterai lithium-ion, kapasitas, keamanan, masa pakai, dan aspek kinerja lainnya akan semakin ditingkatkan, mengurangi biaya, dan meningkatkan daya saing pasar.
Insentif bagi pemilik rumah untuk menggunakan baterai lithium-ion
Jepang
Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri (METI) Jepang, dengan anggaran sekitar US $98.3 juta, memberikan 66% subsidi untuk rumah tangga dan bisnis yang memasang baterai elektronik litium. Mengambil contoh baterai natrium sulfur, pemerintah Jepang tidak hanya memberikan dukungan keuangan gratis pada tahap awal penelitian dan pengembangan, menyediakan lebih dari 50% dana, tetapi juga memberikan dukungan termasuk teknologi, pasar, proyek percontohan, dan aspek lainnya, dan terus berlanjut. untuk memberikan subsidi setelah beroperasi secara komersial.
Amerika Serikat
Kredit pajak federal: Pemerintah AS menawarkan serangkaian kredit pajak untuk mendorong pengembangan sistem penyimpanan dan energi terbarukan. Misalnya, Kredit Pajak Investasi (ITC) dan Kredit Pajak Produksi (PTC) dapat digunakan untuk mengurangi biaya perolehan sistem penyimpanan energi rumah. Sementara itu, beberapa negara bagian menawarkan insentif dan subsidi yang besar untuk menarik investasi dalam produksi baterai, termasuk insentif tunai, insentif pajak, dan hak penggunaan lahan. Beberapa negara bagian juga menurunkan tagihan listrik dengan menerapkan kebijakan “pengukuran bersih” yang memungkinkan pemilik penyimpanan energi rumah menjual kelebihan tenaga surya kembali ke jaringan listrik.
Jerman
Antara tahun 2013 dan 2018, pemerintah Jerman memberikan hingga 30% subsidi pinjaman langsung untuk penyimpanan energi rumah tangga, dan karena penggunaan energi terutama terkait dengan fotovoltaik rumah tangga, kebijakan fotovoltaik rumah tangga yang bermanfaat di Jerman telah mendorong instalasi penyimpanan energi rumah tangga.
Beberapa tips membeli baterai
Pahami komposisi kimianya
Baterai litium-ion biasanya terdiri dari unsur logam seperti litium, kobalt, dan nikel. Memahami sumber dan proses ekstraksi elemen-elemen ini penting untuk menilai dampak lingkungan dari baterai. Pembeli dapat meminta pemasok untuk memberikan informasi mengenai bahan baterai, dan mencoba memilih produk dari sumber berkelanjutan yang menggunakan proses ekstraksi ramah lingkungan. Selain itu, pembeli harus mencari merek yang telah bersertifikat perlindungan lingkungan, seperti sertifikasi RoHS Uni Eropa dan sertifikasi platform manajemen ketertelusuran baterai tenaga kendaraan energi baru Tiongkok.
Pertimbangkan kapasitas dan kepadatan energi
Pembeli harus memahami kapasitas dan kepadatan energi baterai agar dapat memilih baterai yang tepat untuk kebutuhan aplikasinya. Secara umum, baterai dengan kapasitas dan kepadatan energi yang tinggi dapat memberikan masa pakai baterai yang lebih lama dan bobot yang lebih ringan. Namun, pembeli juga harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti waktu pengisian daya dan masa pakai.
Perhatikan keamanan baterai
Baterai litium-ion dapat menyebabkan insiden keselamatan jika digunakan atau ditangani secara tidak benar. Oleh karena itu, pembeli sebaiknya memilih merek baterai yang memiliki catatan keamanan yang baik dan telah diuji secara ketat. Selama pengangkutan dan penyimpanan, pembeli juga harus mengikuti peraturan dan standar keselamatan yang relevan.
Pertimbangkan kecepatan pengisian daya
Kecepatan pengisian baterai lithium-ion juga merupakan faktor yang perlu dipertimbangkan. Teknologi pengisian cepat dapat mempersingkat waktu pengisian daya baterai dan meningkatkan efisiensi, namun juga dapat berdampak pada masa pakai dan keamanan baterai. Pembeli harus memilih kecepatan pengisian yang sesuai dengan permintaan sebenarnya.
Pertimbangkan siklus hidup
Siklus hidup baterai lithium-ion mengacu pada berapa kali baterai dapat digunakan dalam kondisi pengisian dan pengosongan tertentu. Baterai dengan masa pakai yang lama dapat memberikan masa pakai yang lebih lama, sehingga mengurangi frekuensi penggantian dan timbulnya limbah. Pembeli dapat memilih baterai dengan siklus hidup yang panjang sesuai dengan kebutuhan aplikasi sebenarnya.
Untuk mengetahui lebih banyak solusi perdagangan, tinjauan industri, dan perspektif segar tentang ide bisnis, pastikan untuk berlangganan Alibaba.com Dibaca.
