Baterai Lithium-Air Dikembangkan, Bisa Bawa Mobil Listrik Tempuh 2.000 Km?

DKI Jakarta: Teknologi baterai lithium-air berpotensi membawa mobil listrik menempuh jarak hingga 2.000 kilometer (km) dalam sekali pengisian daya. Teknologi ini memiliki kepadatan energi teoretis sekitar 3.505 Wh/kg atau disebut berpotensi mencapai lima kali lipat baterai solid-state. Namun, angka tersebut belum mencerminkan kemampuan baterai yang siap digunakan pada kendaraan listrik.

Mengutip laporan CarNewsChina, pengembangan teknologi ini menjadi salah satu arah penelitian jangka panjang Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL). Kepala Ilmuwan CATL, Wu Kai, menyampaikan hal tersebut dalam forum 2026 Equipment Powerhouse Forum.

Meski demikian, CATL belum mengumumkan target produksi mobil listrik dengan jarak tempuh 2.000 km maupun jadwal komersialisasi baterai lithium-air. Saat ini, pengembangan baterai sodium-ion dan all-solid-state masih menjadi prioritas perusahaan yang lebih dekat dengan tahap komersialisasi. Cara kerja baterai lithium-air Berbeda dengan baterai lithium-ion konvensional yang menyimpan material aktif pada kedua elektrodanya, baterai lithium-air menggunakan logam lithium sebagai elektroda negatif dan oksigen dari udara sebagai bahan reaksi positif. Ketika digunakan, lithium bereaksi dengan oksigen membentuk lithium peroksida (Li₂O₂) di dalam katoda berpori. Saat pengisian daya, reaksi tersebut berbalik sehingga oksigen dilepaskan dan ion lithium kembali menuju anoda.

Penggunaan oksigen dari lingkungan membuat teknologi ini memiliki potensi kepadatan energi tinggi. Angka 3.505 Wh/kg yang sering dikutip merupakan perhitungan teoretis berdasarkan reaksi lithium peroksida, termasuk massa oksigen. Sementara angka mendekati 12.000 Wh/kg menggunakan perhitungan berbeda yang tidak memasukkan massa oksigen.

Keduanya bukan angka kepadatan energi baterai otomotif secara utuh. Sistem elektrolit, elektroda, komponen pelindung, serta perangkat pengelolaan udara tetap menambah bobot dan volume. Penelitian baterai lithium-air terus berkembang Pengembangan baterai lithium-air bukan hal baru. Pada 2009, IBM memperkenalkan proyek Battery 500 yang menargetkan baterai metal-air untuk kendaraan listrik dengan jarak tempuh hingga 500 mil atau sekitar 805 km. Namun, proyek tersebut belum menghasilkan baterai otomotif yang tersedia secara komersial. Penelitian terbaru juga berupaya mengatasi keterbatasan kimia baterai ini. Pada 2025, peneliti University of Science and Technology of China, termasuk Profesor Peng Tan, mengkaji pengaruh kemampuan elektrolit dalam mengalirkan oksigen terhadap mekanisme reaksi baterai lithium-oxygen.

Penelitian menggunakan elektroda tebal untuk melihat bagaimana hambatan perpindahan massa memengaruhi jalur reaksi. Hasilnya memberikan masukan bagi pengembangan desain elektroda, tetapi belum menyelesaikan persoalan penyumbatan katoda.

Sementara itu, penelitian yang melibatkan Jilin University dan Chinese Academy of Sciences pada 2024 melaporkan baterai lithium-air berbentuk pouch cell dengan elektrolit polimer gel. Konfigurasi tersebut mencatat kepadatan energi 757,5 Wh/kg dan mencapai 241 siklus dalam kondisi pengujian laboratorium tertentu.

Pada 2023, peneliti Illinois Institute of Technology dan Argonne National Laboratory juga mengembangkan baterai lithium-air solid-state. Berbeda dari pendekatan umum yang menghasilkan lithium peroksida, teknologi ini menggunakan reaksi empat elektron untuk membentuk lithium oksida (Li₂O). Baterai hasil penelitian tersebut mampu menyelesaikan sedikitnya 1.000 siklus pengisian dan pengosongan pada suhu ruang. Potensi kepadatan energi teoretisnya diperkirakan mencapai 1.200 Wh/kg.

Berbagai hasil tersebut menunjukkan kemajuan penelitian, tetapi belum membuktikan kesiapan baterai lithium-air untuk digunakan pada mobil produksi massal. Kondisi pengujian dan metode pengukuran yang berbeda juga membuat hasilnya tidak bisa dibandingkan secara langsung. Tiga tantangan baterai lithium-air untuk mobil listrik Ada tiga persoalan utama yang masih harus diselesaikan sebelum teknologi ini dapat diterapkan pada kendaraan penumpang.

Pertama, pengelolaan udara. Baterai membutuhkan oksigen dari lingkungan, tetapi harus terlindung dari kelembapan dan karbon dioksida. Kelembapan dapat bereaksi dengan logam lithium, sedangkan karbon dioksida berpotensi membentuk lithium karbonat (Li₂CO₃).

Endapan tersebut dapat menyumbat pori-pori katoda sehingga menghambat aliran oksigen dan menurunkan kapasitas baterai. Karena itu, sistem membutuhkan penyaringan udara dan pengaturan kelembapan yang berpotensi menambah bobot serta konsumsi energi.

Penelitian dalam Journal of Energy Storage pada 2023 memperkirakan perangkat pendukung mekanis dalam konfigurasi kendaraan yang diusulkan dapat mengonsumsi sekitar 5,4 persen daya baterai. Angka ini bergantung pada desain sistem yang diteliti.

Kedua, daya tahan dan efisiensi pengisian. Proses pengisian harus menguraikan kembali lithium peroksida yang terbentuk selama pemakaian. Reaksi tersebut membutuhkan energi tambahan dan berpotensi menghasilkan spesies oksigen reaktif yang merusak elektrolit maupun komponen lainnya.

Selain itu, anoda logam lithium menghadapi persoalan stabilitas selama proses pengendapan dan pelepasan lithium secara berulang. Kondisi ini dapat menyebabkan penurunan kapasitas dan membatasi usia pakai baterai.

Ketiga, kemampuan menghasilkan daya. Kepadatan energi spesifik yang tinggi tidak otomatis menjamin baterai mampu memenuhi kebutuhan kendaraan.

Mobil listrik membutuhkan kepadatan energi volumetrik agar baterai dapat ditempatkan dalam ruang yang tersedia, serta kepadatan daya untuk mendukung akselerasi, menyalip, dan berkendara dalam berbagai kondisi.

Dengan demikian, pengembangan baterai tidak cukup hanya mengejar kapasitas penyimpanan energi, tetapi juga harus memperhatikan bobot, dimensi, keluaran daya, dan efisiensi keseluruhan sistem. Lithium-air dan solid-state bukan teknologi yang sama Baterai lithium-air dan solid-state memiliki prinsip kerja berbeda, meskipun keduanya dapat dikombinasikan dalam satu rancangan. Peneliti bahkan mengembangkan elektrolit padat pada baterai lithium-air untuk melindungi anoda lithium dan menjaga stabilitas reaksi.

Penelitian Illinois Institute of Technology dan Argonne National Laboratory menjadi salah satu contohnya melalui penggunaan elektrolit padat komposit berbasis nanopartikel yang mengandung lithium dalam matriks polimer.

Namun, pendekatan tersebut tidak berarti baterai lithium-air harus selalu menggunakan material keramik tertentu, seperti garnet LLZO.

Untuk CATL, baterai sodium-ion dan all-solid-state masih menjadi fokus pengembangan yang lebih dekat dengan komersialisasi. Sementara itu, lithium-air tetap menjadi proyek penelitian jangka panjang yang membutuhkan peningkatan daya tahan, efisiensi, keluaran daya, serta sistem pengelolaan udara.

Dengan kondisi tersebut, potensi jarak tempuh 2.000 km masih sebatas kemungkinan berdasarkan pengembangan teknologi. CATL belum membuktikan kemampuan tersebut melalui baterai otomotif yang siap diproduksi massal.