Tanya-Jawab Awam Tentang Baterai (VI)

Hai wise-reader sekalian! Masih ingat dengan artikel tanya-jawab awam tentang baterai part 5? Pertanyaan-pertanyaannya semakin menarik bukan? Sama seperti kali ini, ada beberapa pertanyaan yang bisa dijadikan pembelajaran bersama dalam satu artikel menarik. Yuk kita simak bersama!

Mengapa banyak jenis baterai lama yang masih dipakai?

Pertanyaan ini muncul saat Webinar PPI Dunia bertajuk: The Multi-Path Transition: Rethinking Our Global Energy Future akhir Agustus 2025 lalu. Salah satu peserta webinar yang katanya cukup lama menjadi pengamat perbateraian tanah air bertanya seperti berikut:

Nah, sebelum kita jawab lebih lanjut menggunakan argumen ilmiah vs. permintaan pasar, alangkah baiknya bisa dibaca dulu tentang beda primary dan secondary battery di sini: Tanya-Jawab Awam Tentang Baterai (II).

Analogi dengan jenis bahan bakar untuk ICE

Oke, asumsinya para wise-reader sudah selesai membaca ya. Jadi begini, keberadaan baterai lama dan baru di pasaran dengan berbagai aplikasinya ini tak jauh berbeda dengan apa yang terjadi pada mesin-mesin kendaraan motor pembakaran dalam (internal combustion engine/ICE).

“Mengapa di beberapa kendaraan masih mempertahankan penggunaan bahan bakar solar/biosolar atau bensin (pertalite/premium/pertamax dengan berbagai RON)?”

Tentunya ada alasan ekonomis di balik itu. Bisa jadi karena mesin diesel lebih cocok menggunakan bahan bakar tertentu, dan mesin keluaran terbaru cocoknya bahan bakar lain yang lebih bersih dan memiliki booster tertentu.

Baterai vs. alat elektronik

Sama halnya dengan baterai, penggunaan baterai Li-ion (secondary) secara komersial tidak bisa dipisahkan dari peran Sony di sekitar tahun 1990an. Saat itu tentunya Sony mendesain peralatan mereka seperti radio, handycam, walkman, kamera, hingga telepon genggam generasi awal, sesuai dengan baterai yang mereka pasarkan. Tapi, apakah perusahaan otomotif seperti Toyota, Honda, Kawasaki, dan berbagai produk lain di Jepang serta merta menyesuaikan kelistrikan kendaraan bermotor mereka? Jawabannya jelas tidak, karena baterai berbasis Pb yang mengisi peran kelistrikan kendaraan telah lebih dahulu familiar. Produk-produk elektrolit komersial berupa ‘air aki’ yang dijual di pasaran bisa jadi sangat tidak ekonomis jika harus digantikan dengan jenis baterai lain. Begitu pula dengan desain mainan/jam dinding/alat-alat elektronik rumah tangga sederhana yang lebih ekonomis jika tetap memakai primary battery berupa konfigurasi anoda-katoda baterai terdahulu.

Jadi jelas, inovasi produk bisa jadi mendisrupsi teknologi masa lalu. Tapi jika berbicara tentang mekanisme pasar, perlu diperhatikan juga, apakah secara supply vs. demand akan seimbang. Atau justru meski supply sudah banyak ternyata demand tidak sesuai jika diterapkan ke seluruh sistem yang sudah ada. Itulah mengapa di bidang baterai pun masih “ada pasar masing-masing untuk tiap sistem dan aplikasi”.

Tentang efisiensi baterai

Pertanyaan ini muncul di sesi pertama saat saya mengajar di kelas 3in1 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya di bulan September 2025 lalu. Saat itu topiknya masih di pengenalan tentang material baterai dan kinerja anoda di dalam baterai. Ada salah satu mahasiswa aktif yang bertanya sebagai berikut:

Pertanyaan ini tampak awam dan sederhana, tapi di baliknya ada satu pintu yang membuka pembahasan menarik tentang sistem elektrokimia baterai. Oh iya, sebelum dijawab, alangkah baiknya juga wise-reader membaca artikel sebelumnya. Artikel tersebut sempat menyinggung tentang solid electrolyte interphase (SEI) di sini: Ngobrolin Fast Charging dari Sudut Pandang Materialist.

Tentang lapisan SEI/CEI

Lagi-lagi, ketika kita bicara tentang Cerita Unik di Balik Pengisian Daya Baterai, di sana kita akan dipertemukan dengan peran katoda dan anoda. Katoda pada Li-ion battery yang menjadi sumber utama ion Li⁺ serta anoda yang menjadi bucket penerima ion memiliki mekanisme tersendiri. Sebagai penstabil reaksi selanjutnya, di charge-discharge awal (biasanya cycle 1-5) akan ada mekanisme pembentukan lapisan SEI. Apa guna lapisan tersebut?

Kalau jeli membaca artikel-artikel yang tautannya disematkan di paragraf sebelumnya, pasti sudah menangkap clue-nya. SEI ini gunanya adalah sebagai lapisan pelindung permukaan material anoda, terutama yang berinteraksi langsung dengan elektrolit. SEI ini terdiri banyak sekali chemical functional group. Sifat SEI sendiri harus bisa menjadi ion tunnel tapi harus memiliki fungsi electron blocker, mirip seperti separator. Pembentukan SEI ini adalah sebuah keniscayaan dalam sistem elektrokimia baterai. Kalau di katoda namanya CEI (cathode electrolyte interphase).

Konsumsi elektrolit dalam pembentukan SEI/CEI

Nah, lapisan inilah yang menjadi penyebab efisiensi baterai (di awal-awal siklusnya) tidak bisa 100%. Karena ada elektrolit yang diserap oleh SEI/CEI mengonsumsi ion Li⁺ demi mendapatkan stabilitas yang lebih baik di siklus charge-discharge berikutnya. Dan sama halnya dengan baterai-baterai generasi sebelumnya Li-ion battery pun selalu punya sacrificed thing yang akan dikonsumsi terus menerus sepanjang siklusnya: ion Li⁺ pada elektrolit, yang akan berpengaruh pada keberadaan ion Li⁺ pada katoda.

Alat elektronik baru biasanya hanya berisi 50%

Hohoho, topik ini cukup sering dibicarakan di tongkrongan. Yang baru-baru ini pun ada kawan yang out of the blue menanyakan hal semacam ini. Ini menarik, karena bisa dihubungkan dengan penjelasan pertanyaan tentang SEI di atas.

Preconditioning process atau formation cycles

Untuk menjawab pertanyaan ini, ada hubungannya dengan satu proses khusus dalam pabrik pembuatan baterai. Proses itu bernama siklus “preconditioning” atau “formation“. Setelah komponen baterai di-assembly, ada durasi masa tunggu agar semua komponen tersebut beradaptasi dengan sistem. Ini beragam, tergantung jenis elektrolit baterainya; bisa 6-12 jam, terkadang ada yang 24 jam. Lalu, selanjutnya ada proses monitoring open circuit voltage (OCV). Ketika semuanya baik dan sesuai, maka ada satu proses tambahan berupa “pemaksaan pembentukan SEI dan CEI dalam battery cell“. Proses inilah yang disebut preconditioning cycles atau formation cycles. Tiap-tiap perusahaan manufaktur baterai punya prosedur mereka sendiri untuk ini. Dan bisa jadi resep rahasianya selain material adalah proses formation cycles ini.

Oke, lalu apa hubungannya dengan 50% baterai di device baru?

Hubungannya jelas ada pada sisi keamanan. Pasca SEI/CEI dalam sel baterai telah stabil (dari hasil formation cycles), baterai harus didesain dalam kondisi “aman”. Setidaknya hingga sampai di tangan konsumen. Kondisi “aman” ini melibatkan:

• Ion Li⁺ tidak boleh seluruhnya berada di sisi anoda (100% charged), hal ini menjadi penyebab tingginya reaktivitas baterai saat pengiriman.
• Pun juga di sisi katoda, saat pengiriman, ion Li⁺ tidak boleh seluruhnya berada di sisi katoda (0% charged/100% discharged). Hal itu akan berpengaruh pada SEI/CEI yang sudah terbentuk sebelumnya.
• Penyesuaian standar internasional terhadap kondisi state of charge (SoC). Hal itu demi menjaga keamanan saat pengiriman baterai, yang bisa jadi mengalami fluktuasi temperatur, tekanan, getaran, dll.

Menjaga keamanan baterai hingga ke tangan konsumen

Untuk itulah mengapa ada setidaknya tiga cara menjaga safety ketika pengiriman:

1. Pengaturan SoC (dan berbagai parameter lain) lewat battery management system, baik pengiriman dalam bentuk module/pack, maupun yang telah diintegrasikan dengan alat elektronik, hingga electric vehicle (EV).
2. Langsung menentukan SoC di kisaran 50%, atau disesuaikan dengan standard operating procedure (SOP) dari perusahaan manufaktur baterai masing-masing. Tentunya hal itu disesuaikan dengan material anoda, katoda, pun juga elektrolit apa yang digunakan.
3. Penerapan standar tambahan berupa penambahan bantalan anti getaran hingga chamber khusus. Hal itu untuk menjaga berbagai parameter tetap sesuai kondisi optimal dari pabrik hingga ke toko atau tangan konsumen.

Epilog edisi keenam

Pertanyaan-pertanyaan semacam inilah yang menjadi pemantik bagi penulis. Tentunya untuk terus belajar menjelaskan hal-hal kompleks pada kinerja baterai kepada masyarakat dan komunitas di luar perbateraian. Jadi, silakan jika ada pertanyaan awam apapun tentang baterai, jangan sungkan untuk disampaikan melalui kolom komentar website ini ya. Atau bisa juga melalui grup-grup MATCHA ROOM (WhatsApp/Telegram), maupun media sosial penulis ya!