Dengan meningkatnya permintaan global akan energi terbarukan dan ramah lingkungan, solusi energi yang efisien dan berkelanjutan menjadi semakin penting. Karena kelangkaan sumber daya litium, baterai natrium telah mendapat perhatian luas dari akademisi dan industri baik di dalam negeri maupun internasional sejak tahun 2010, dan penelitian terkait telah meningkat pesat.
Saat ini, baterai natrium telah berpindah dari tahap laboratorium ke aplikasi pasar. Banyak perusahaan di seluruh dunia, seperti Ningde Times Tiongkok dan Kishida Chemical Jepang, telah mulai merancang tata letak industri untuk baterai natrium.
Pada bulan Juni 2018, sebuah perusahaan Tiongkok bernama ZhongkeHaina meluncurkan kendaraan listrik kecepatan rendah baterai natrium (72V, 80Ah) pertama di dunia, dan pada bulan Juni 2021, perusahaan tersebut meluncurkan sistem penyimpanan energi baterai natrium 1MWh.
Artikel ini membahas karakteristik, keunggulan, nilai komersial, dan prospek pengembangan baterai natrium di masa depan.
Daftar Isi
Cara kerja baterai natrium
Keunggulan dan karakteristik baterai natrium
Rentang aplikasi baterai natrium
Prospek pasar dan tren perkembangan baterai natrium
Kesimpulan
Cara kerja baterai natrium
Baterai natrium adalah baterai sekunder (dapat diisi ulang) yang terutama mengandalkan pergerakan ion natrium antara elektroda positif dan negatif agar dapat berfungsi. Baterai natrium terdiri dari elektroda positif, elektroda negatif, pengumpul arus, elektrolit, dan pemisah.
Prinsip kerja baterai natrium mirip dengan baterai lithium-ion. Selama pengisian dan pengosongan, ion natrium bergerak bolak-balik antara dua elektroda. Saat mengisi daya, ion natrium dide-interkalasi dari elektroda positif dan tertanam ke dalam elektroda negatif melalui elektrolit. Selama pemakaian, prosesnya terbalik, dengan ion natrium diekstraksi dari elektroda negatif, melewati elektrolit dan disisipkan ke dalam bahan elektroda positif, mengembalikan elektroda positif ke keadaan kaya natrium.
Keunggulan dan karakteristik baterai natrium
Dibandingkan dengan baterai lithium-ion tradisional, baterai natrium memiliki beberapa keunggulan dan karakteristik yang unik.
Misalnya, baterai natrium harganya relatif murah. Baterai natrium sebagian besar terbuat dari garam natrium, yang jumlahnya lebih banyak dan lebih murah dibandingkan garam litium. Selain itu, baterai natrium menggunakan bahan berbasis nikel mangan sebagai elektroda positif, yang tidak memerlukan penggunaan logam kobalt atau nikel yang langka dan mahal, sehingga semakin mengurangi biaya bahan. Oleh karena itu, biaya produksi baterai natrium secara keseluruhan relatif rendah.
Kedua, baterai natrium sangat aman. Mereka memiliki resistansi internal yang lebih tinggi, sehingga menghasilkan lebih sedikit panas selama hubungan arus pendek. Oleh karena itu, produk ini lebih stabil selama pengisian dan pengosongan dan menimbulkan lebih sedikit risiko keselamatan seperti pembakaran atau ledakan. Selain itu, baterai penyimpanan energi natrium memiliki batasan suhu penggunaan yang lebih sedikit dan dapat berfungsi secara normal bahkan pada suhu tinggi atau rendah.
Ketiga, baterai natrium lebih ramah lingkungan karena tidak mengandung unsur beracun atau logam berat seperti timbal dan merkuri. Dibandingkan dengan jenis baterai lainnya, baterai natrium juga memiliki dampak negatif yang lebih rendah terhadap lingkungan selama produksi, penggunaan, dan daur ulang.
Keempat, mereka memiliki umur panjang. Baterai natrium dapat mengisi daya beberapa ribu kali atau lebih, yang jauh lebih tinggi dibandingkan baterai timbal-asam tradisional atau baterai lithium-ion. Oleh karena itu, penggunaan baterai sodium dapat mengurangi biaya penggantian baterai dan biaya perawatan.
Rentang aplikasi baterai natrium
Salah satu kelemahan baterai natrium adalah dibandingkan dengan baterai litium, baterai ini memiliki kepadatan energi yang lebih rendah, yang berarti baterai tersebut cenderung memerlukan lebih banyak ruang untuk jumlah energi yang disimpan dan memiliki batasan tertentu pada ruang penggunaan. Oleh karena itu diharapkan penerapannya pertama kali pada kendaraan listrik berkecepatan rendah. Seiring dengan semakin matangnya industri ini, kemungkinan besar baterai natrium akan diterapkan secara bertahap pada skenario penyimpanan energi seperti penyimpanan energi terbarukan, rumah tangga, dan penyimpanan energi skala jaringan, dll.
Meskipun kapasitasnya berkurang, kinerja komprehensif baterai natrium tetap lebih baik dibandingkan baterai timbal-asam. Di bawah tren global pembangunan ramah lingkungan dan perlindungan lingkungan, penggantian baterai timbal-asam yang berumur pendek dan berpolusi tinggi dengan baterai natrium tampaknya menjadi tren umum. Industrialisasi baterai natrium masih dalam tahap awal, namun biaya selanjutnya diperkirakan akan menurun dan pada akhirnya menjadi lebih rendah dibandingkan baterai timbal-asam, sehingga memungkinkan penerapan industri skala besar.
Selain itu, karena biayanya yang rendah dan masa pakai yang lama, baterai natrium memiliki keunggulan unik dalam sistem penyimpanan energi skala besar. Dibandingkan dengan sistem baterai lithium-ion tradisional, sistem penyimpanan energi yang dibangun menggunakan baterai natrium dapat memenuhi kebutuhan energi dengan lebih ekonomis dan andal. Oleh karena itu, baterai natrium akan berperan penting dalam menyimpan kelebihan listrik dari sumber energi baru, seperti tenaga surya dan angin. Ketidakstabilan sumber energi terbarukan ini menyebabkan pasokan energi berfluktuasi, sehingga baterai natrium menjadi pilihan ideal untuk menyimpan kelebihan listrik dari sumber energi baru.
Prospek pasar dan tren perkembangan baterai natrium
Dengan meningkatnya perhatian terhadap pembangunan berkelanjutan dan sumber energi ramah lingkungan, prospek pasar baterai natrium sangatlah luas dan kemungkinan besar akan memainkan peran penting dalam transisi energi di masa depan. Dengan pesatnya perkembangan di bidang penyimpanan energi dan kendaraan listrik, terdapat banyak ruang untuk perluasan pasar baterai natrium.
Oleh karena itu, persaingan untuk mendapatkan pengaruh pasar di bidang baterai natrium akan menjadi medan pertempuran baru bagi teknologi energi global dalam dekade mendatang dan akan terus menjadi pusat investasi baik di pasar primer maupun sekunder. Menurut perkiraan EVTank, kapasitas lini produksi khusus sebesar 135GWh untuk baterai natrium akan terbentuk di seluruh rantai industri baterai listrik pada tahun 2023, sedangkan volume pengiriman aktual baterai natrium diperkirakan akan mencapai 347GWh pada tahun 2030. Berdasarkan perhitungan ini, mulai tahun 2024 hingga tahun 2030, tingkat pertumbuhan tahunan gabungan pengiriman baterai natrium diperkirakan sebesar 58.1%.
Saat ini, teknologi yang relevan dalam rantai industri baterai natrium masih terus berkembang. Pada tahap awal mewujudkan produksi massal baterai natrium secara industri, ada dua aspek yang perlu diprioritaskan: pertama, peningkatan kinerja baterai, termasuk peningkatan kepadatan energi dan siklus hidup. Di antara semua jalur teknologi saat ini, sistem karbon keras oksida berlapis memiliki kepadatan energi tertinggi dan diharapkan dapat dikomersialkan terlebih dahulu. Kepadatan energi rendah pada rute Prusia biru (putih) dan polianionik juga diperkirakan akan meningkat secara bertahap seiring dengan kemajuan berkelanjutan dari produsen besar, sehingga menciptakan lebih banyak pilihan untuk bahan katoda baterai natrium.
Kedua, pertimbangan biaya untuk produksi skala besar juga harus dikurangi. Dibandingkan dengan baterai litium yang lebih matang, biaya produksi baterai natrium belum menguntungkan produsen. Namun, ketika produsen besar secara bertahap meningkatkan produksinya dan tahap produksi akhir semakin matang, biaya baterai natrium diperkirakan akan turun ke tingkat baterai timbal-asam, sehingga memperoleh keunggulan kompetitif yang lebih besar.
Kesimpulan
Kesimpulannya, baterai natrium, sebagai teknologi penyimpanan energi generasi baru, memiliki nilai komersial dan prospek pengembangan yang signifikan. Dengan biaya rendah, peningkatan keselamatan, umur panjang, dan ramah lingkungan, kendaraan ini saat ini merupakan pilihan ideal untuk kendaraan listrik berkecepatan rendah dan penyimpanan energi terbarukan. Dengan meningkatnya perhatian global terhadap pembangunan berkelanjutan dan energi bersih, pasar baterai natrium diperkirakan akan terus tumbuh. Akhirnya, seiring dengan kemajuan teknologi, baterai natrium diharapkan dapat diterapkan secara lebih luas di berbagai bidang seperti baterai portabel, sehingga menunjukkan prospek pengembangan yang lebih luas.
