Selama ini kita hanya mengenal baterai jenis lithium-ion (Li-ion) yang menjadi sumber daya smartphone. Lithum-ion merupakan salah satu jenis yang paling populer dari baterai isi ulang untuk perangkat elektronik portabel, dengan kepadatan energi yang tinggi, dan efek memori kecil. Namun baru-baru telah diperkenalkan jenis baru yang disebut baterai solid-state yang diprediksi akan menjadi kemajuan besar berikutnya dalam teknologi baterai smartphone.
Baterai solid-state diklaim lebih aman dan dapat digunakan untuk perangkat yang berukuran lebih tipis. Sayangnya, baterai jenis ini masih terbilang mahal untuk dikemas ke dalam smartphone menengah. Namun kemungkinan akan berubah di tahun-tahun mendatang.
Apa yang membedakan baterai solid-state dengan jenis lithium-ion? Perbedaan utamanya yaitu lithium ion menggunakan larutan elektrolit cair untuk mengatur aliran arus, sedangkan baterai solid-state menggunakan elektrolit padat. Elektrolit baterai sendiri adalah campuran kimia konduktif yang memungkinkan aliran arus antara anoda dan katoda.
Meski baterai solid state masih bekerja dengan cara yang sama, tetapi perubahan dalam material mengubah beberapa sifat baterai, termasuk kapasitas maksimum penyimpanan, lama pengisian, ukuran, dan keamanan. Berikut beberapa keunggulan baterai solid-state dibanding lithium-ion.
Peningkatan Kepadatan Energi
Manfaat beralih ke elektrolit padat pada baterai solid-state adalah bahwa kepadatan energi dari baterai dapat ditingkatkan. Baterai solid state hanya membutuhkan pemisah sangat tipis untuk mencegah arus pendek. Teknologi baterai solid-state dapat menurunkan ukuran pemisah menjadi masing-masing 3-4 mikron, atau menghemat hingga 7 kali lipat dari teknologi lithium ion. Baterai solid-state dapat mengemas energi hingga dua kali lebih banyak dari Li-ion.
Daya Hidup Lebih Lama
Elektrolit solid-state biasanya kurang reaktif dibandingkan cair atau gel yang kini banyak digunakan, sehingga diharapkan dapat bertahan jauh lebih lama dan tidak perlu diganti setelah pemakaian 2 atau 3 tahun. Baterai ini juga tidak akan meledak atau terbakar jika rusak atau mengalami cacat produksi, itu artinya baterai jenis ini lebih aman bagi konsumen.
Setelah pemakaian satu tahun atau lebih, baterai smartphone sering mengalami masalah saat pengisian yang dapat menyebabkan hardware menjadi tidak stabil, atau bahkan rusak. Dengan baterai solid-state, smartphone dan gadget lainnya bisa bertahan lebih lama tanpa perlu sel pengganti.
Jenis-jenis Elektrolit Solid-State
Ada delapan kategori utama yang berbeda dari baterai solid-state, masing-masing menggunakan bahan yang berbeda. Material-material tersebut mencakup Li-Halide, Perovskit, Li-Hydride, NASICON-like, Garnet, Argyrodite, LiPON, dan LISICON-like. Sebagai sebuah teknologi baru, para peneliti masih mencoba untuk mencari jenis terbaik dari elektrolit solid-state yang digunakan untuk kategori produk yang berbeda. Tak ada satu material yang paling menonjol, tapi sel LiPON, dan Garnet yang berbasis sulfida saat ini dipandang sebagai yang paling menjanjikan.
Baterai Thin Film
Dalam jenis baterai solid-state, ada dua subtipe yaitu thin film dan bulk. Salah satu jenis thin film yang paling sukses yang sudah ada di pasar adalah LiPON. Elektrolit LiPON menawarkan berat yang ideal, ketebalan, dan bahkan fleksibilitas atribut. Sehingga membuatnya menjadi jenis sel yang menjanjikan untuk perangkat wearable dan gadget yang membutuhkan sel-sel kecil. LiPON juga telah menunjukkan stabilitas yang sangat baik dengan hanya pengurangan kapasitas 5% setelah siklus 40.000 pengisian.
Sebagai perbandingan, baterai lithium-ion hanya menawarkan siklus pengisian 300 dan 1000 kali sebelum menunjukkan penurunan yang sama atau lebih besar dalam kapasitas. Ini berarti bahwa baterai LiPON bisa bertahan 40-130 kali lebih lama dari baterai Li-ion sebelum harus diganti.
Namun kelemahan LiPON adalah miskin dalam kapasitas penyimpanan energi total dan konduktivitas. Namun, alternatif teknologi baterai solid-state bisa menjadi kunci membawa baterai lebih lama untuk smartwatch.
Sangat Konduktif
Material elektrolit garnet-oxide (LLZO) pada baterai solid-state mencapai konduksi (kemampuan menghantarkan panas) sedikit di belakang hasil yang ditawarkan oleh sel lithium-ion cair. Dan studi baru menunjukkan bahwa material ini bahkan bisa menandinginya. Ini berarti baterai power solid-state dan kapasitas sel Li-ion saat ini sama. Namun material ini stabil di udara dan air, sehingga juga cocok untuk baterai Li-Air. Sayangnya harus dibuat menggunakan proses sintering (proses pemanasan dibawah titik leleh) yang mahal.
Saat ini masih ada penelitian yang sedang berlangsung dalam teknologi baterai solid-state. Kita belum akan melihat sel-sel yang matang ke produk konsumen seperti smartphone selama 4 atau 5 tahun, sesuai dengan prediksi awal. Baterai solid-state di perangkat lain (seperti drone) mungkin akan segera muncul tahun depan.
Meski demikian, manfaat utama semua perbedaan dengan Li-ion dari perspektif konsumen adalah baterai solid-state memiliki kinerja 6 kali lebih cepat dalam pengisian, memiliki dua kali lipat kepadatan energi, siklus hidup lebih lama hingga 10 tahun, dan tidak ada komponen yang mudah terbakar. Semua itu tentu akan menjadi keuntungan bagi smartphone dan gadget portabel lainnya.
