Baterai mobil listrik merupakan komponen kendaraan yang paling penting, sekaligus yang paling mahal dan rumit dalam pengoperasiannya. Berbagai teknologi untuk produksi baterai mobil listrik telah dikembangkan selama bertahun-tahun dan, meskipun beberapa di antaranya tampak ketinggalan zaman, yang lain masih berupaya meningkatkan beberapa aspek utama, seperti durasi, kekuatan dan keberlanjutan bahan.
Padahal, penyelesaian masalah ketersediaan bahan baku dan pembuangannya menjadi prioritas untuk mencapai tujuan mobilitas yang lebih berkelanjutan.
Bagaimana cara kerja baterai mobil listrik?
Di dalam baterai, listrik dihasilkan melalui proses kimia dimana, dalam lingkungan elektrolit cair, aliran elektron dihasilkan antara dua kutub, anoda dan katoda. Proses ini berlangsung di masing-masing sel individu, unit dasar baterai, yang bersama-sama dengan sel lain membentuk modul. Dari persatuan beberapa modul Berbagai jenis baterai diperoleh yang bervariasi dalam kapasitas, arus listrik dan voltase, tiga unit pengukuran yang menjadi pertimbangan untuk mengevaluasi kinerja baterai secara keseluruhan:
- kapasitas: jumlah energi yang dapat ditransmisikan atau disimpan oleh baterai dalam satu jam, dinyatakan dalam kWh.
- arus listrik: Jumlah daya, dalam amp, yang dapat ditransmisikan dalam satu detik.
- tegangan: gaya yang ditransmisikan sejumlah energi yang sesuai dengan 1 Ampere; Itu dinyatakan dalam volt dan karenanya mengukur kecepatan transmisi.
Jadi kita dapat membedakan berbagai jenis baterai berdasarkan komposisi kimianya, khususnya logam yang digunakan untuk membuat anoda dan katoda.
Apa saja jenis baterai mobil listrik?
Sampai saat ini, aki mobil listrik yang paling banyak digunakan adalah ion lithium, yang memiliki kerapatan lithium yang tinggi di katoda dan grafit di anoda. Meski saat ini dilengkapi dengan elektrolit cair, baterai lithium-ion menjadi dasar penelitian baterai keadaan padat.
Penyebarannya yang luas disebabkan oleh fitur bagus yang dijaminnya: kepadatan energi tinggi, pengisian ulang cepat, ringan, dan durasi sedang-tinggi. Namun, ada jenis lain:
- baterai timbal: Banyak digunakan di masa lalu, baterai ini memiliki anoda timbal dan katoda yang juga dilapisi dengan timbal dioksida. Saat ini mereka jarang digunakan, di mobil kecil dan murah karena meskipun memiliki masa manfaat yang panjang dan biaya rendah, mereka memiliki dampak lingkungan yang besar dan waktu pengisian ulang yang sangat lama;
- Baterai nikel-logam hidrida: terbuat dari paduan logam anoda dan katoda dengan konsentrasi nikel yang tinggi, baterai jenis ini jarang digunakan di sektor otomotif, terutama oleh Toyota, yang selalu menggunakannya untuk model listriknya yang paling terkenal, Prius. Baterai memiliki densitas energi yang tinggi dan mengisi serta mengosongkan dengan cepat, ringan, dan memiliki dampak lingkungan yang rendah, tetapi kehilangan performa dengan cepat;
- Baterai Litium Besi Fosfat: Mereka adalah varian dari baterai lithium-ion dengan bahan katoda yang berbeda. Mereka memiliki beberapa keunggulan, tidak memerlukan penggunaan bahan langka dan mahal seperti kobalt, aman, tahan terhadap suhu tinggi dan tahan lama. Mereka kurang digunakan karena memiliki kepadatan energi yang rendah, meski akhir-akhir ini pasar mereka berkembang, terutama di China.
baterai janji itu
Lalu ada beberapa baterai yang teknologinya terlihat menjanjikan dan akan segera tersedia untuk pembuat mobil. Diantaranya adalah dari litium-logam, dengan lithium juga di anoda, yang meningkatkan kerapatan energinya; atau baterai litium-sulfur, dibuat dengan bahan daur ulang sehingga lebih berkelanjutan dan ekonomis; akhirnya mereka yang punya ion natrium, bahkan ini lebih murah karena dibuat dengan bahan yang lebih umum, seperti natrium, dan itu dapat menjamin durasi yang lebih lama dan ketahanan terhadap suhu rendah.
Durasi dan penurunan performa baterai mobil listrik tidak diragukan lagi merupakan elemen penting yang harus diperhatikan saat mengevaluasi pembelian kendaraan tersebut.
Berapa lama baterai mobil listrik bertahan?
Masa pakai baterai mobil listrik terkait dengan kinerjanya, yang menurun seiring waktu karena siklus pengisian dan pengosongan, terutama daya cepat atau tinggi. Namun dalam baterai mobil listrik, kapasitas yang dieksploitasi tidak pernah dapat dicapai secara maksimal, selalu dikalibrasi pada nilai yang lebih rendah. Ini merupakan perbedaan, dari 5% menjadi 12-15%, antara kapasitas terukur dan kapasitas efektif.
keausan baterai itu mempengaruhi lapisan anoda dan katoda, yang juga mengurangi kapasitas penyimpanannya dari waktu ke waktu. Namun, penurunan kapasitas ini tidak mengurangi performa, seperti daya, yang tetap konstan dari waktu ke waktu.
Pabrikan membuat perkiraan jarak rata-rata yang dijamin oleh baterai yang terisi penuh, sehingga memperoleh jumlah total indikasi siklus pengisian dan pengosongan kendaraan. Di luar angka perkiraan ini, kinerja mulai menurun secara signifikan dan batas biasanya ditetapkan antara 70% dan 80% dari kapasitas efektif awal.
Jadi, pada umumnya pabrikan menjamin aki mobil listrik a total umur 8 tahun atau 160.000 kilometer, ada yang mencapai 240.000.
Baterai yang tidak lagi dapat digunakan untuk mobil masih dapat digunakan sebagai akumulator statis untuk catu daya tak terputus dan sistem serupa.
Garansi terpisah untuk aki mobil listrik
Mengenai jaminan baterai mobil listrik, perlu dicatat bahwa ini tidak tergantung pada kendaraan generik. Padahal, baterainya sendiri mewakili sepertiga dari total nilai mobil..
Setiap pabrikan memastikan bahwa selama periode atau jarak tempuh yang ditunjukkan olehnya, yaitu kurang lebih 8 tahun atau 160.000 kilometer, kapasitas baterai tidak akan turun di bawah ambang batas 70-80% dari kapasitas efektif.
Dalam garansi, dimungkinkan untuk memperbaiki atau mengganti baterai mobil listrik sepenuhnya karena cacat desain atau produksi.
Apakah ada keadaan yang menyebabkan garansi berakhir sebelum habis masa berlakunya?
Menurut ADAC, klub mobil terbesar di Eropa, ini bisa berupa:
- pengosongan baterai yang dalam. Banyak pabrikan mobil menyarankan untuk tidak mengeringkan, karena tidak sehat untuk baterai, dan memasukkannya ke dalam ketentuan pengecualian garansi;
- Debit yang dalam karena kendaraan tidak aktif. Khusus untuk pembelian mobil listrik bekas, disarankan untuk mengecek nilai SOH (State Of Health) aki;
- Pemasangan aksesori atau modifikasi selanjutnya ke STNK (mis. halangan trailer awalnya tidak disediakan);
- Pembaruan perangkat lunak yang terlewatkan. Semua sel yang membentuk paket baterai harus dikelola oleh sistem elektronik – Sistem Manajemen Baterai – yang penting untuk keselamatan kendaraan;
- Rencanakan perawatan mobil listrik tidak dilakukan dengan benar atau tidak dalam jaringan resmi.
Masalah topikal lainnya untuk mobilitas listrik adalah pembuangan dan daur ulang baterai, di mana pekerjaan dilakukan dari bahan mentah yang digunakan.
Tantangan Eropa untuk menyingkirkan baterai mobil listrik
La susunan baterai mobil listrik harus dilakukan di tanaman khusus khusus untuk perawatan komponennya. Pusat pembongkaran dan daur ulang baterai lithium-ion ini saat ini ada di beberapa negara Eropa, terutama Jerman, Prancis, Belgia, dan Spanyol, dan biayanya sangat tinggi.
Lebih lanjut, menurut BBC, produksi baterai meningkat rata-rata 25% setiap tahun, dan dalam 10 atau 15 tahun jumlah bahan yang akan dibuang berisiko menjadi keadaan darurat, jika proyek daur ulang dan penggunaan kembali tidak dilaksanakan. baterai itu sendiri.
Sebuah langkah maju diambil pada Desember 2022, ketika Dewan Eropa dan Parlemen Eropa menetapkan peraturan itu, menunggu legislatif akhir, mengatur seluruh siklus baterai, dari produksi hingga pembuangan, untuk memastikan keselamatan, keberlanjutan, dan standar tinggi yang konsisten.
Perjanjian sementara akan berlaku untuk semua jenis baterai dan, sehubungan dengan yang memberi makan alat transportasi, Produsen harus menangani pemulihan setidaknya 51% limbah produksi. Tingkat minimum wajib dari bahan yang berbeda telah ditetapkan untuk berlakunya perjanjian: 16% untuk kobalt; 85% timbal, 6% litium, dan 6% nikel.
Namun, pembuangan saja tidak cukup, tantangan sebenarnya bagi Eropa adalah penggunaan kembali baterai mobil listrik dan proyek daur ulang.
Keuntungan mendaur ulang baterai listrik
Alternatif pembuangan adalah daur ulang baterai mobil listrik, yang memungkinkan mengoptimalkan sumber daya dan mempromosikan jalur yang lebih berkelanjutan.
Keuntungan mendaur ulang baterai litium, khususnya, memungkinkan Anda untuk:
- mencegah ekstraksi baru dan pemrosesan (untuk mengekstraksi satu ton litium, diperlukan sekitar 1.900 ton air);
- mengurangi kebutuhan akan bahan baku, yang menyebabkan emisi CO2 baru;
- menghemat sumber daya dalam logam primer dan bahan bakar fosil, dengan pengeluaran energi yang lebih sedikit.
Selain itu, baterai bekas masih mengandung sekitar 75% sisa kapasitas, yang tidak lagi cukup untuk menggerakkan kendaraan listrik, tetapi dapat digunakan untuk keperluan lain. Misalnya, mereka dapat menjadi sistem penyimpanan untuk pembangkit fotovoltaik, atau membentuk fasilitas penyimpanan industri, sebagai catu daya.
Baterai dapat memiliki lebih dari satu kehidupan
Konsep baterai hidup kedua, "memberikan kehidupan kedua" pada baterai, dapat diterapkan ke berbagai bidang, termasuk proyek inovatif: di JepangMisalnya, elevator tenaga baterai listrik lama, cadangan energi yang sangat berguna jika terjadi pemadaman listrik, terbukti dengan adanya kerjasama antara produsen mobil Nissan dan perusahaan sistem bangunan Hitachi.
Eropa juga berkomitmen untuk mendaur ulang baterai dengan proyek Acrobat, yang bertujuan untuk memulihkan lebih dari 90% bahan penting (terutama litium, fosfor, dan grafit) yang terkandung dalam baterai litium-besi-fosfat melalui ekstraksi baru, dengan biaya terbatas dan pengurangan dampak lingkungan.
Ini juga merupakan bagian dari inisiatif, dan diwakili oleh Enea, Badan Nasional untuk Teknologi Baru, Energi, dan Pembangunan Ekonomi Berkelanjutan. "Kami di Enea - jelas peneliti Federica Forte, direktur proyek 'Agensi - akan menangani, khususnya, proses ekstraksi dan pemulihan bahan elektrolitik, seperti garam konduktif dan pelarut organik".