Mengenal Baterai Alumunium-Udara (Al-air), Baterai yang Lebih Unggul dari Lithium-ion dan Telah Diterapkan di Mobil Listrik

Bagikan Artikel ini di:

Perkembangan mobil dengan tenaga listrik ramai diperbincangkan dikarenakan ketersediaan bahan bakar fosil yang semakin menipis. Saat ini, mobil listrik mengandalkan baterai sebagai sumber dan tempat peyimpanan energi. Ada dua jenis baterai yang sudah diproduksi secara massal, baterai primer dan sekunder. Baterai primer adalah baterai yang tidak dapat diisi ulang (hanya sekali pakai) sedangkan baterai sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang seperti baterai laptop dan handphone. Dalam pemilihan baterai, ada dua hal mendasar yang harus diperhatikan yaitu power density (rapat daya) dan energy density (rapat energi). Rapat energi adalah kemampuan baterai dalam menyimpan energi yang dinyatakan dalam Wh/kg sedangkan rapat daya adalah daya yang mampu dihasilkan dari suatu penyimpanan energi (baterai) yang dinyatakan dalam Watt/kg. Baterai lithium-ion (termasuk kedalam baterai sekunder) sedang hangat diperbincangkan untuk dimanfaatkan di skala yang lebih besar yaitu untuk memproduksi energi listrik di kendaraan. Perusahaan Tesla-lah yang mengembangkan dan memanfaatkan lithium secara masif untuk mobil listrik. Namun, baterai logam-udara (Metal-Air Battery) dalam beberapa tahun terakhir ini mencuri perhatian banyak peneliti dunia karena mampu menghasilkan listrik dari reaksi oksidasi logamnya dengan udara. Jenis baterai logam-udara yang telah diteliti diantaranya baterai lithium-udara (Li-air), magnesium-udara (Mg-air), seng-udara (Zn-air), natirum-udara (Na-air) dan alumunium-udara (Al-air) [1].

Komponen-komponen yang terdapat pada baterai logam-udara sama halnya seperti baterai pada umumnya seperti elektroda (anoda, katoda) dan elektrolit. Anoda merupakan tempat terjadi reaksi oksidasi dimana elektron dilepaskan. Sedangkan katoda menjadi tempat terjadi reaksi reduksi dimana elektron yang dihasilkan dari proses oksidasi digunakan untuk reaksinya. Baterai logam-udara yang sudah masif penelitian dan aplikasinya adalah baterai alumunium-udara (aluminum-air battery). Untuk skema baterai alumunium-udara ditunjukkan oleh gambar 1.

Gambar 1. Skema baterai alumunium-udara
Sumber : Liu, Yisi, dkk, 2017 [1]

Anoda pada baterai alumunium-udara menggunakan logam alumunium (Al) yang akan mengalami oksidasi menjadi Al3+. Pada sisi katoda akan terjadi reaksi reduksi oksigen dengan air (H2O) yang menghasilkan ion OH. Sehingga produk akhir yang terbentuk adalah Al(OH)3 atau alumunium hidroksida yang berwujud padatan putih. Elektrolit yang banyak digunakan adalah larutan basa diantaranya Kalium Hidroksida (KOH) atau Natrium Hidroksida (NaOH). Reaksi yang terjadi pada baterai alumunium-udara ditunjukkan oleh gambar 2.

Gambar 2. Reaksi yang terjadi pada baterai alumunium-udara
Sumber : Mokhtar, Marliyana, dkk, 2015 [2]


Pada tahun 2014, Alcoa (perusahaan logam yang berbasis di Kanada) dan Phinergy (perusahaan start-up yang memproduksi baterai lihitum-ion dan logam-udara untuk mobil listrik yang berbasis di Israel) melakukan terobosan baru dengan memproduksi mobil listrik yang menggunakan baterai alumunium-udara. Jarak yang mampu ditempuh adalah sekitar 1600 km dan setelah menempuh jarak tersebut baterai alumunium-udara harus diganti karena batrai alumunium-udara merupakan baterai primer (tidak bisa diisi ulang). Untuk menempuh jarak tersebut, dibutuhkan 2500 sel baterai alumunim-udara dengan berat total baterai 100 kg. Berat ini masih jauh lebih ringan dibandingkan mobil Tesla yang mempunyai berat baterai lithium sebesar 500 kg dengan jumlah sel baterainya sebanyak 7000 sel. Karena pada reaksi reduksi membutuhkan air, pemilik mobil tersebut harus mengisi baterai alumunium-udara dengan air ketika seudah menempuh jarak sejauh 400 km. Dengan memperkirakan jarak tempuh yang sehari-hari dilakukan, Alcoa memperkirakan baterai alumunium-udara dapat diganti setahun sekali. Lalu, Al(OH)3 yang dihasilkan dari reaksi baterai dapat dikembalikan ke produsen baterai untuk didaur ulang menjadi logam alumunium kembali. Pada gambar 3 ditunjukkan mengenai mobil listrik yang menggunakan alumunium-udara dan susunan 2500 sel baterai alumunium-udara.

Gambar 3. Mobil listrik yang menggunakan baterai alumunim udara dan susunan sel baterai alumunium-udara [3]

Ujicoba mobil listrik ini dilaksanakan di sirkuit Gilles-Villeneuve, Kanada. Simak videonya dibawah ini:

 

Referensi 

[1] Liu, Yisi, Qian Sun, Wenzhang Li, Keegan R. Adair, Jie Li, dan Xueliang Sun. 2017. A Comprehensive Review on Recent Progress in Aluminum-Air Batteries. University of Western Ontario.

[2] Mokhtar, Marliyana, Meor Zainal Meor Talib, Edy Herianto Majlan, Siti Masrinda Tasirin, Wan Muhammad Faris Wan Ramli, Wan Ramli Wan Daud, dan Jaafar Sahari. 2015. Recent Developments in Materials For Aluminium-Air Batteries. Universitas Kebangsaan Malaysia

[3] Mackenzie, Angus. 2014. Electric Test Car with Aluminium-Air Battery Takes to the Track. Diambil dari : https://newatlas.com/aluminium-air-battery-could-extend-ev-range-by-1000-km/32454/ (15 Oktober 2017)

 

Baca juga Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) – Dari Mobil Listrik Berbahan Bakar Bioetanol hingga Pembangkit Listrik Skala Rumah Tangga

 

     
Fauzi Yusupandi

Fauzi Yusupandi

Mahasiswa S2 Teknik Kimia ITB

Ayo Ajukan Pertanyaaan :)