China mulai memproduksi baterai EV serba padat, menargetkan penggandaan jarak tempuh

Mengapa lini produksi ini penting sekarang

China mengambil langkah tegas dalam persaingan mengubah kendaraan listrik. Guangzhou Automobile Group (GAC) telah menyelesaikan lini produksi pertama di negara itu untuk sel baterai serba padat berukuran besar yang memenuhi standar otomotif. Fasilitas tersebut sudah memproduksi sel berkapasitas 60 ampere-jam (Ah) dalam jumlah kecil untuk pengujian, melampaui ambang yang belum dicapai sebagian besar laboratorium dan proyek percontohan. Kapasitas ini penting karena sesuai dengan kebutuhan mobil listrik arus utama, membawa teknologi tersebut keluar dari laboratorium dan masuk ke lingkungan industri. Perkembangan ini menandai fase baru baterai yang menjanjikan kepadatan energi lebih tinggi, pengisian lebih cepat, dan keselamatan yang lebih baik.

Lini produksi GAC menyasar sel di atas 60 Ah dan melaporkan kapasitas areal hingga 7,7 miliampere-jam per sentimeter persegi (mAh/cm2). Banyak lini konvensional dengan elektrolit cair beroperasi di kisaran 5 mAh/cm2. Kapasitas areal yang lebih tinggi mendukung elektroda yang lebih tebal sehingga dapat menyimpan lebih banyak energi dalam ruang yang sama. GAC menyebut kepadatan energinya hampir dua kali lipat dibandingkan sel lithium-ion saat ini. Perubahan ini berpotensi memungkinkan EV dengan jarak tempuh sekitar 500 kilometer melampaui 1.000 kilometer dengan sekali pengisian penuh. Perusahaan berencana memasang baterai ini di kendaraan uji pada 2026 dan mengupayakan produksi massal antara 2027 dan 2030, bergantung pada hasil validasi dan biaya.

China telah memimpin pasokan baterai EV konvensional dunia melalui perusahaan seperti CATL dan BYD. Dengan lini ini, GAC menempatkan China pada posisi untuk bergerak lebih awal dalam pengembangan teknologi yang telah dikejar banyak produsen mobil selama satu dekade. Negara itu juga telah meluncurkan platform kolaboratif yang menyatukan produsen baterai dan perusahaan otomotif untuk mempercepat komersialisasi desain serba padat. Jika China mampu meningkatkan skala teknologi ini dengan biaya kompetitif dan kinerja andal, generasi EV berikutnya dapat menempuh jarak lebih jauh per pengisian, mengisi daya lebih cepat, serta menawarkan tingkat keselamatan yang lebih tinggi.

Apa itu baterai serba padat

Baterai serba padat menggantikan elektrolit cair pada sel lithium-ion konvensional dengan material padat. Elektrolit adalah medium yang mengangkut ion antara elektroda positif dan negatif selama pengisian dan pengosongan daya. Elektrolit cair bekerja efisien, tetapi mudah terbakar dan membatasi seberapa rapat energi dapat dikemas. Elektrolit padat memungkinkan material disusun lebih rapat dan dapat menawarkan stabilitas termal yang lebih baik. Peralihan ke elektrolit padat membuka peluang untuk menyimpan lebih banyak energi per satuan volume dan berat, sekaligus mengurangi risiko kebakaran jika sel rusak.

Kepadatan energi dan jarak tempuh

Kepadatan energi, yakni jumlah energi yang dapat disimpan baterai relatif terhadap ukuran atau beratnya, merupakan karakteristik yang paling langsung memengaruhi jarak tempuh. GAC melaporkan kepadatan energi yang hampir dua kali lipat dibandingkan sel konvensional. Jika EV saat ini menempuh sekitar 311 mil dengan paket baterai berukuran tertentu, paket dengan dimensi sama yang menggunakan sel serba padat ini dapat mencapai sekitar 621 mil. Angka jarak tempuh di China sering menggunakan siklus uji CLTC, yang cenderung lebih longgar dibandingkan siklus EPA yang digunakan di Amerika Serikat. Klaim 1.000 kilometer berdasarkan CLTC dapat setara dengan sekitar 650 hingga 750 kilometer (sekitar 400 hingga 465 mil) dalam penggunaan nyata atau yang sebanding dengan pengujian EPA, tetap merupakan peningkatan besar.

Keselamatan dan toleransi panas

Elektrolit padat lebih kecil kemungkinannya bocor dan terbakar dibandingkan elektrolit cair, serta mampu menahan suhu lebih tinggi. GAC menyebut stabilitas pada kisaran 300 hingga 400 derajat Celsius, dibandingkan sekitar 200 derajat pada banyak sel lithium-ion konvensional. Toleransi panas yang lebih tinggi dapat meningkatkan ketahanan terhadap kondisi ekstrem dan membantu pengelolaan termal saat pengisian cepat atau penggunaan beban berat. Teknologi ini juga ditujukan untuk membatasi terbentuknya struktur lithium menyerupai jarum yang disebut dendrit dan dapat merusak sel. Dengan material dan proses manufaktur yang tepat, desain serba padat dapat meningkatkan kinerja sekaligus margin keselamatan.

Menilik lini baru GAC

Lini produksi GAC berfokus pada sel berformat besar berkapasitas 60 Ah, kelas yang paling relevan untuk EV berukuran penuh. Perusahaan menyoroti proses anoda kering yang menggabungkan beberapa tahap menjadi satu operasi berkelanjutan. Pembuatan elektroda negatif secara tradisional mencampur material aktif menjadi bubur, melapisinya pada lembaran logam, lalu menggulung elektroda hingga mencapai ketebalan yang tepat, dengan proses pengeringan dan pemulihan pelarut di antara tahap-tahap tersebut. GAC menyebut penggabungan persiapan bubur, pelapisan, dan penggulungan ke dalam satu tahap dapat mengurangi waktu dan konsumsi energi. Penghilangan proses pengeringan pelarut juga berpotensi menekan emisi dan biaya saat produksi ditingkatkan.

Kapasitas areal 7,7 mAh/cm2 yang dilaporkan untuk lini ini penting karena menunjukkan elektroda dapat dibuat lebih tebal tanpa mengalami kegagalan. Ketika elektroda makin tebal, ion dapat semakin sulit bergerak menembus material. Produsen harus menyeimbangkan ketebalan dengan konduktivitas, kekuatan mekanis, dan keseragaman. Pencapaian kapasitas areal tinggi merupakan tanda penting bahwa proses produksi dapat mendukung kepadatan energi tinggi sekaligus memenuhi target masa pakai siklus.

Mengapa kapasitas areal penting

Kapasitas areal adalah jumlah muatan yang dapat ditampung area elektroda tertentu. Besaran ini memengaruhi banyaknya energi yang dapat dimasukkan ke dalam sel tanpa memperbesar ukuran fisiknya. Angka yang lebih tinggi memungkinkan jumlah sel dalam satu paket dikurangi untuk mencapai target energi tertentu. Hal ini dapat menyederhanakan desain paket, mengurangi kabel dan konektor, serta menekan biaya per kilowatt-jam. Bagi produsen mobil, jumlah komponen yang lebih sedikit juga dapat mengurangi bobot dan meningkatkan keandalan karena titik yang berpotensi mengalami kegagalan menjadi lebih sedikit.

Kapan pengemudi akan melihat baterai ini di mobil

GAC berencana memasang sel tersebut pada kendaraan uji pada 2026 untuk memverifikasi kinerja, daya tahan, dan keselamatannya dalam kondisi berkendara nyata. Jika hasilnya sesuai dengan perkiraan laboratorium, perusahaan memperkirakan produksi massal akan ditingkatkan secara bertahap antara 2027 dan 2030. Penerapan awal kemungkinan muncul lebih dulu pada model berharga tinggi atau produksi terbatas, lalu meluas ke jajaran model yang lebih luas seiring turunnya biaya dan meningkatnya pasokan. Urutan ini mencerminkan cara teknologi baterai lain masuk ke pasar.

Klaim jarak tempuh di atas 1.000 kilometer akan menarik perhatian. Pengemudi perlu memperhatikan perbedaan siklus pengujian. Perubahan praktis yang dibawa teknologi ini adalah hal utama. Kepadatan energi yang berlipat ganda memungkinkan produsen mobil memilih antara jarak tempuh lebih jauh dengan ukuran paket baterai yang sama, atau jarak tempuh serupa dengan paket yang lebih kecil, ringan, dan murah. Keduanya dapat meningkatkan biaya total dan kepraktisan berkendara dengan kendaraan listrik.

Upaya China mengindustrialisasi teknologi serba padat

Pemerintah China telah menunjukkan dukungan terhadap pengembangan cepat baterai serba padat. Sebuah platform inovasi kolaboratif nasional dibentuk untuk menyelaraskan pemasok material, produsen baterai, dan produsen mobil dalam hal jalur teknis, standar keselamatan, dan peralatan manufaktur. Analis di China melihat pasar peralatan untuk memproduksi sel serba padat berkembang pesat. Penjualan peralatan diproyeksikan mencapai sekitar 2,5 miliar yuan pada 2027 dan meningkat menjadi lebih dari 27 miliar yuan pada 2030 jika komersialisasi berjalan sesuai rencana. Dukungan kebijakan, riset terkoordinasi, dan basis pasokan domestik telah memberi China keunggulan dalam siklus pengembangan baterai sebelumnya, dan unsur-unsur yang sama kini diterapkan di bidang ini.

Siapa lagi yang ikut bersaing

Pencapaian ini diraih GAC, tetapi beberapa perusahaan China lainnya juga membuat kemajuan secara paralel. BYD sedang menjalankan uji coba di kondisi nyata untuk paket baterai serba padat generasi pertama yang dilaporkan memiliki kepadatan sekitar 400 watt-jam per kilogram. Perusahaan menargetkan produksi percontohan dimulai pada 2027 dan integrasi yang lebih luas sekitar 2030. SAIC dan mitranya, Qingtao, telah menyelesaikan lini produksi utama untuk pabrik baterai serba padat di Shanghai. Gotion High Tech memiliki lini percontohan dan sedang menjalankan uji jalan untuk sel serba padat berkepadatan tinggi. NIO telah menerapkan paket baterai semi-padat 150 kilowatt-jam melalui mitranya, sebagai langkah peralihan untuk membangun pengalaman dalam integrasi sel berenergi tinggi.

Di luar China, Toyota dan Nissan sedang membangun lini prototipe untuk sel serba padat berlapis, dengan rencana yang menargetkan akhir dekade 2020-an. Samsung SDI dan LG Energy Solution berinvestasi dalam riset dan pengembangan baterai serba padat serta fasilitas percontohan. Perusahaan AS Solid Power sedang meningkatkan produksi elektrolit sulfida untuk para mitranya. Jadwal berbagai program ini berkisar pada 2027 hingga 2030 untuk penerapan otomotif awal, sementara volume signifikan baru akan hadir kemudian seiring peningkatan hasil produksi dan penurunan biaya.

Tantangan yang masih perlu diatasi

Meningkatkan produksi dari lini percontohan menjadi jutaan sel setiap tahun bukan perkara mudah. Elektrolit padat harus memiliki konduktivitas ionik tinggi sekaligus tetap stabil terhadap elektroda selama ribuan siklus. Antarmuka antara elektrolit padat dan elektroda harus tetap berkontak erat dan tidak membentuk lapisan resistif selama penggunaan. Sejumlah elektrolit padat, terutama yang berbasis sulfida, membutuhkan pengendalian kelembapan yang ketat selama produksi. Hasil produksi, yang menentukan jumlah sel layak pakai dari suatu lini, harus meningkat hingga mencapai tingkat industri untuk menekan biaya.

Rantai pasokan juga akan diuji. Dibutuhkan elektrolit padat bubuk dalam jumlah besar serta anoda berbahan logam lithium atau kaya silikon. Peralatan produksi, mulai dari pencampuran hingga pengepresan dan laminasi, harus mempertahankan toleransi ketat pada kecepatan tinggi. Jalur daur ulang untuk material baru juga perlu dibangun. Investasi ini cukup besar, sehingga produsen mobil kemungkinan akan memusatkan penggunaan awal pada model yang manfaat jarak tempuh lebih jauh atau pengurangan bobotnya sepadan dengan biaya baterai yang lebih tinggi.

Pimpinan GAC telah menetapkan target yang jelas untuk kinerja sel di kendaraan. Qi Hongzhong, kepala riset dan pengembangan tenaga energi baru di institut teknologi platform canggih GAC, menjelaskan peningkatan yang ingin dicapai perusahaan.

Qi Hongzhong mengatakan kepadatan energi sel serba padat baru itu hampir dua kali lipat baterai lithium-ion yang ada saat ini, dan kendaraan yang kini menempuh sedikit lebih dari 500 kilometer dapat mencapai lebih dari 1.000 kilometer dengan sel tersebut.

Kutipan itu menggambarkan potensi yang dijanjikan. Tantangan selanjutnya adalah membuktikan angka-angka tersebut pada kendaraan produksi, dalam berbagai iklim, selama bertahun-tahun penggunaan, dan dengan biaya yang terjangkau bagi kalangan pembeli yang luas.

Dampak EV berjarak tempuh 1.000 kilometer bagi pengemudi dan jaringan listrik

EV yang secara praktis mampu menempuh 1.000 kilometer akan mengubah cara orang merencanakan perjalanan. Banyak pengemudi hanya perlu mengisi daya beberapa kali dalam sebulan. Perjalanan jauh di wilayah pedesaan yang sebelumnya menyulitkan perencanaan akan lebih mudah ditempuh dalam satu tahap. Jarak tempuh ini juga memungkinkan produsen mobil memperkecil paket baterai tanpa mengurangi kepraktisan. Paket yang lebih kecil lebih murah dan ringan, serta membutuhkan lebih sedikit bahan baku. Jalur ini dapat mempercepat penyebaran manfaat sel serba padat ke model dengan harga arus utama.

Jaringan pengisian daya tetap penting. Bahkan sel berkepadatan tinggi membutuhkan pengisian cepat agar perjalanan jauh tetap praktis. Infrastruktur China sudah bergerak menuju fasilitas pengisian yang lebih cepat, dengan sistem kelas megawatt baru mulai beroperasi untuk kendaraan generasi berikutnya. Desain serba padat yang mampu menerima daya pengisian lebih tinggi dengan pengelolaan termal sederhana dapat mempersingkat waktu berhenti dan mengurangi beban pada paket baterai. Efisiensi dan stabilitas sel yang lebih baik membuat peningkatan jaringan tersebut semakin bermanfaat.

Intinya

• GAC telah menyelesaikan lini produksi pertama China untuk sel EV serba padat berukuran besar yang memenuhi standar otomotif, berkapasitas di atas 60 Ah, dan kini memproduksinya dalam jumlah kecil.
• Lini tersebut melaporkan kapasitas areal hingga 7,7 mAh/cm2 dan menargetkan kepadatan energi hampir dua kali lipat sel lithium-ion saat ini.
• Uji integrasi pada kendaraan direncanakan pada 2026, dengan peningkatan produksi massal secara bertahap yang ditargetkan berlangsung antara 2027 dan 2030.
• Klaim jarak tempuh 1.000 kilometer berdasarkan CLTC setara dengan sekitar 400 hingga 465 mil dalam kondisi nyata yang lebih konservatif.
• Proses manufaktur anoda kering menggabungkan beberapa tahap, memangkas waktu dan penggunaan energi serta berpotensi menurunkan biaya.
• China telah membentuk platform kolaboratif nasional untuk mempercepat komersialisasi, sementara penjualan peralatan lini serba padat diperkirakan tumbuh pesat hingga 2030.
• BYD, SAIC, Gotion, dan NIO sedang mengembangkan program di China, sementara Toyota, Nissan, Samsung SDI, LG Energy Solution, dan Solid Power mendorong upaya di luar negeri.
• Peningkatan produksi membutuhkan terobosan dalam hasil produksi, stabilitas antarmuka, rantai pasokan elektrolit padat dan anoda, serta daya tahan yang terbukti dalam beragam kondisi.