Graphene tampaknya akan mendisrupsi pasar baterai kendaraan listrik (EV) pada pertengahan tahun 2030-an, menurut platform analisis kecerdasan buatan (AI) baru yang memprediksi terobosan teknologi berdasarkan data paten global.
Dengan semakin cepatnya transisi global menuju sistem transportasi berlistrik, pencarian baterai kendaraan listrik yang sempurna – yang menawarkan keseimbangan ideal antara biaya, kepadatan energi, keselamatan, dan kelestarian lingkungan – menjadi semakin penting. Ada sekitar selusin perusahaan kimia baterai yang bersaing untuk menguasai pasar; siapa yang akan menang adalah pertanyaan yang bernilai triliunan dolar. Setidaknya dalam jangka pendek, baterai berbasis litium tradisional kemungkinan akan tetap menguasai pasar, dan baterai berbasis natrium menawarkan alternatif yang murah dan ramah lingkungan untuk aplikasi tertentu, menurut penelitian baru dari Focus, sebuah platform analisis AI yang memprediksi terobosan teknologi berdasarkan data paten global. Namun, munculnya baterai graphene dan dual-ion kemungkinan besar akan benar-benar mengganggu pasar suatu hari nanti.
Penelitian tersebut menunjukkan bahwa baterai graphene khususnya akan muncul pada awal hingga pertengahan tahun 2030-an untuk menantang baterai lithium dalam memperebutkan mahkota EV, karena harga produksi graphene turun drastis. Perkembangan ini tidak hanya menjanjikan peningkatan kinerja kendaraan listrik secara signifikan tetapi juga memberikan keuntungan bagi efisiensi energi dan target pengurangan karbon. “Jika ada satu teknologi baterai yang harus diperhatikan, itu adalah graphene,” kata Jard van Ingen, CEO dan salah satu pendiri Focus.
Para pemuda yang berpura-pura
Fokus menganalisis keadaan kimia baterai kendaraan listrik saat ini dan perkiraan mana yang tampaknya akan mendominasi di tahun-tahun mendatang. Menggunakan pendekatan yang terinspirasi oleh penelitian dari Massachusetts Institute of Technology, platform Focus memproses data paten global dalam jumlah besar secara real-time menggunakan tiga jenis AI: model bahasa besar melakukan penelitian berkelanjutan terhadap arsip data paten global untuk penelusuran, penilaian, dan perbandingan teknologi ; pencarian vektor memberikan intelijen real-time mengenai lanskap inovasi dan teknologi global; dan regresi multivariat menawarkan analisis prediktif dengan mengidentifikasi hubungan antara data dan hasil di dunia nyata. Fokus menghitung 'Tingkat Kesiapan Teknologi' untuk kematangan teknologi baterai dan 'Tingkat Peningkatan Teknologi' untuk mengukur peningkatan kinerja per dolar per tahun dari berbagai bahan kimia baterai.
“Intinya, bagi kendaraan listrik, yang terpenting adalah menemukan titik temu antara kepadatan energi, keselamatan, biaya, dan keberlanjutan,” kata Kacper Gorski, kepala operasi Focus. “Masing-masing bahan kimia ini menghadirkan sesuatu yang unik, dan perkembangannya akan membentuk masa depan mobilitas listrik. Namun pertanyaan kuncinya adalah, mana yang benar-benar mengalami kemajuan pesat dan mana yang terlalu dibesar-besarkan?”
Focus menemukan bahwa semua teknologi baterai berbasis litium meningkat dengan kecepatan yang sama. Bahan kimia yang dominan saat ini, litium-nikel-mangan-kobalt dan litium-besi-fosfat, mengalami peningkatan dari tahun ke tahun (YoY) masing-masing sebesar 30% dan 36%. Baterai litium sulfur mengalami peningkatan sebesar 30% YoY dan anoda silikon sebesar 32%, yang berarti kedua baterai ini kemungkinan tidak akan mengganggu pasar – teknologi yang benar-benar disruptif memiliki kecepatan peningkatan yang jauh lebih tinggi dan konsisten dibandingkan pesaingnya. Demikian pula, meskipun banyak yang telah menulis tentang potensi baterai lithium solid-state, Focus menemukan bahwa teknologi ini hanya mengalami peningkatan sebesar 31% YoY, yang berarti hal tersebut juga tidak akan mengganggu perusahaan yang sudah ada.
Hal yang sama juga berlaku untuk baterai natrium dengan teknologi serupa, yang memiliki tingkat peningkatan sebesar 33% – menempatkannya dalam kesalahan pengukuran baterai litium-besi-fosfat. Van Ingen menjelaskan bahwa baterai natrium memiliki kepadatan energi yang relatif rendah, sehingga membatasi jarak tempuh yang dapat diberikan pada kendaraan listrik tanpa menambah terlalu banyak bobot pada kendaraan. Namun, hal ini cocok untuk penyimpanan stasioner, karena berat bukanlah faktor pembatas. “Jadi jika yang Anda butuhkan hanyalah baterai yang relatif murah untuk kebutuhan jaringan listrik, maka baterai natrium akan sangat berguna,” katanya. “Mereka bahkan dapat digunakan pada kendaraan listrik kelas bawah – kendaraan produksi bervolume tinggi yang sangat murah dan dirancang untuk jarak pendek. Ini adalah teknologi yang berkembang relatif cepat, namun tidak akan sepenuhnya mengganggu pasar.”
Ini adalah beberapa bahan kimia baterai yang baru lahir yang paling menarik perhatian. Baterai magnesium-sulfur mengalami peningkatan sebesar 24.4% YoY, baterai magnesium-ion sebesar 26%, baterai nanowire sebesar 35%, dan baterai potassium-ion sebesar 36%. Namun, semua ini tidak ada apa-apanya jika dibandingkan dengan baterai graphene, yang mengalami peningkatan sebesar 48.8% YoY, atau baterai dual-ion, yang memiliki tingkat peningkatan sebesar 48.5% YoY. “Karena kecepatan peningkatan baterai graphene dan dual-ion secara signifikan dan konsisten lebih tinggi dibandingkan bahan kimia baterai lainnya, hal ini dapat dianggap mengganggu,” kata van Ingen.
Namun, jika dibandingkan dengan kedua kimia tersebut, Focus percaya bahwa baterai graphene memiliki potensi yang lebih tinggi, karena penelitiannya lebih berkembang dan elemennya lebih banyak ditemukan di mana-mana. Teknologi ini menawarkan peningkatan besar dalam kinerja kendaraan listrik, menjanjikan kepadatan energi yang tinggi, peningkatan masa pakai baterai (jumlah siklus pengisian dan pengosongan baterai yang dapat diselesaikan sebelum kehilangan kinerjanya) dan pengisian daya yang cepat. Kelemahan utamanya saat ini adalah biayanya yang mahal, didorong oleh mahalnya harga produksi graphene.
“Grafena adalah bahan dasar yang berasal dari sumber karbon apa pun,” kata van Ingen. “Bahan dasarnya banyak sekali, tersebar dimana-mana, tapi cara mengubahnya menjadi graphene adalah keterbatasannya. Metode produksi saat ini terlalu mahal.”
Baterai Graphene, pengganggu sebenarnya
Agar baterai graphene dapat mengganggu pasar kendaraan listrik, biaya produksi graphene harus diturunkan secara signifikan. Graphene saat ini diproduksi dengan harga sekitar $200,000 per ton, atau $200 per kilogram (kg). Sulit untuk memprediksi seberapa murah produksi yang diperlukan sebelum produsen mulai menggunakannya dalam baterai mereka, namun Focus yakin hal ini akan terjadi ketika graphene menjadi sebanding dengan lithium.
Litium karbonat saat ini biaya produksinya sekitar $16/kg dan para analis yakin biaya produksinya akan turun 30% menjadi $11/kg pada tahun 2024. Metode perkiraan Focus memperkirakan kecepatan peningkatan produksi graphene sebesar 36.5% YoY. Jadi, dengan asumsi harga saat ini sebesar $200/kg dan harga target sebesar $11/kg, Focus memperkirakan produksi graphene akan menjadi cukup murah sehingga bahan tersebut dapat digunakan dalam kimia baterai pada sekitar tahun 2031.
Menurut Focus, ada sekitar 300 organisasi yang saat ini mengerjakan teknologi baterai graphene. Dari sepuluh perusahaan teratas yang memiliki posisi terbaik untuk mendisrupsi pasar baterai dengan graphene, Focus menempatkan Global Graphene Group sebagai pemimpin. Anak perusahaannya, Honeycomb Battery Company, baru-baru ini mengumumkan kesepakatan kombinasi penting dengan Nubia Brand International yang bertujuan untuk meningkatkan kemampuan manufaktur dan penelitian Honeycomb, dengan fokus utama pada teknologi baterai canggih untuk kendaraan listrik.
Demikian pula, StoreDot, satu-satunya perusahaan rintisan yang masuk dalam sepuluh besar, telah membuat kemajuan yang mengesankan pada tahun 2023. Perusahaan ini bersiap untuk memproduksi massal sel baterai '100in5' pada tahun 2024. Sel-sel ini dirancang untuk menghasilkan jangkauan setidaknya 100 mil. hanya dengan lima menit pengisian daya. StoreDot telah menjalin perjanjian strategis dengan perusahaan seperti Volvo Cars (Geely), VinFast dan Flex|N|Gate. Pada awal tahun 2024, mereka berkolaborasi dengan Polestar dari Volvo Cars dalam demo pengisian daya EV sepuluh menit pertama di dunia. Kualitas baterainya telah divalidasi setelah diuji oleh 15 produsen global terkemuka, dan tidak menunjukkan penurunan bahkan setelah 1,000 siklus 'pengisian daya sangat cepat' berturut-turut.
Toray Industries, di sisi lain, telah diidentifikasi oleh Focus sebagai pemain dengan iterasi tercepat (waktu siklus terendah). Perusahaan ini telah mencapai kemajuan signifikan dalam penelitian baterai graphene, mengembangkan solusi dispersi graphene ultra-tipis dengan fluiditas dan konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik – khususnya bermanfaat untuk aplikasi seperti baterai dan material kabel. Dengan demikian, Toray mampu membuat graphene yang sangat tipis dan berkualitas tinggi dari bahan grafit yang murah. Teknologi ini, klaim Toray, menawarkan masa pakai baterai 50% lebih baik dibandingkan tabung nano karbon tradisional yang digunakan sebagai bahan konduktif.
“Ke depan, hambatan terbesar saat ini bagi baterai graphene adalah menemukan metode produksi yang benar-benar dapat melakukannya dalam skala besar,” simpul van Ingen. Bidang ini masih didominasi oleh penelitian, namun hal ini akan membawanya ke dunia nyata dalam dekade berikutnya, menurut Focus.
Sumber dari Hanya Otomatis
Penafian: Informasi yang diuraikan di atas disediakan oleh just-auto.com secara independen dari Chovm.com. Chovm.com tidak membuat pernyataan dan jaminan mengenai kualitas dan keandalan penjual dan produk.
