Meneropong Masa Depan Baterai Lithium-ion Berbasis Nikel

Perdebatan setelahnya bergemuruh, namun makin kabur, karena masih belum semua orang terinformasi dengan baik mengenai jenis baterai ini.

Jangankan berbicara mengenai baterai LFP, baterai Lithium-ion sebagai induk dari jenis baterai ini mungkin masih perlu pendalaman.

Isu baterai adalah bagian dari narasi besar transisi energi dan energi hijau, karena baterai punya dua kekuatan utama untuk transisi ke energi hijau masa depan.

Pertama, mengalihkan kendaraan berbahan bakar fosil menjadi berbasis baterai. Dengan beralih ke baterai bisa menghilangkan emisi dari transportasi dan sumber CO2-nya lebih terkonsentrasi, bisa dikontrol, dan pada akhirnya tinggal mengganti pembangkitnya dari fosil ke ramah lingkungan.

Kedua, baterai untuk penyimpanan (energy storage) adalah keniscayaan untuk mengompensasi penggunaan energi terbarukan dari angin dan surya yang fluktuatif dan tak bisa dikontrol.

Sebelum kita lanjutkan, beberapa hal dasar mengenai baterai lithium-ion sebaiknya kita pahami sebelum mengambil jalan dan meneropong ke arah mana industri ini akan dibawa.

Beragam jenis baterai lithium-ion

Jika bisa menyebut salah satu produk teknologi yang mengubah wajah dan arah dunia, maka baterai lithium-ion salah satunya. Ada banyak jenis baterai yang sudah lebih dulu populer sebelum lithium-ion.

Sejak 1800-an, baterai ditemukan oleh Alessandro Volta yang menggunakan Seng (Zinc) dan tembaga (Copper). Teknologi ini masih digunakan hingga saat ini. Mungkin senter, remote control TV, dan jam dinding di rumah kita masih menggunakan baterai jenis ini.

Kemudian teknologi baterai berkembang menjadi lebih tahan lama dengan menggunakan Zinc dan Manganese Oxide (sering disebut baterai alkaline).

Kemudian berkembang lagi, baterai tidak hanya sekali pakai, tapi bisa diiisi ulang (rechargeable). Jenis baterai isi ulang termasuk baterai aki di mobil.

Namun penggunaan baterai tersebut terbatas, tak berhasil membuat lompatan besar. Jenis-jenis baterai itu tak mampu memenuhi kebutuhan ringan dan bisa dibawa kemana saja.

Kalau pun ringan, tidak tahan lama, atau punya masalah soal keamanan, gampang terbakar atau beberapa bagiannya dalam bentuk cairan, sehingga mudah tumpah.

Berdasarkan buku “Handbook of Battery”, Linden (2002) tak kurang dari 17 jenis baterai isi ulang elektrokimia. Namun saat ini, lithium-ion yang mulai dikomersialkan sejak 1991, adalah baterai yang paling bersinar.

Keunggulan baterai lithium-ion karena lebih tahan lama, tidak mengandung unsur beracun, dan lebih ringan. Maka menjadi pilihan untuk keperluan elektronik yang sifatnya mobile seperti telepon genggam dan laptop.

Belakangan malah berkembang untuk kendaraan listrik dan kemudian melompat lebih jauh lagi menjadi energy storage yang bisa menghidupkan listrik satu kabupaten karena kapasitasnya setara dengan pembangkit listrik 100 MW.

Peran baterai lithium sebagai salah satu pencapaian terbaik ilmuwan ditandai dengan diberikannya hadiah nobel bidang kimia pada 2019, bagi tiga orang perintis baterai Lithium-ion, yaitu John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham, dan Akira Yoshino.

Yang harus dipahami, meskipun bernama baterai lithium-ion, tapi dalam satu baterai ini unsur lithiumnya hanya sekitar 5-7 persen dari keseluruhan total berat baterainya.

Sisanya adalah campuran dari unsur-unsur lainnya dan ini terkait dengan bahan apa yang digunakan untuk katodanya. Unsur-unsur ini bisa mencakup 90 persen baterai lithium-ion.

Kita tahu bahwa baterai punya kutub positif dan negatif, dan karena adanya kutub inilah yang menjadikan arus bisa mengalir.

Nah, pembentuk kutub positif dan negatif inilah yang disebut sebagai anoda dan katoda. Bahan katoda ini yang menentukan penamaan jenis baterai lithium-ion.

Tak kurang dari 9 jenis baterai lithium-ion berdasarkan katodanya, dan bisa dikelompokkan besar yang berbasis nikel dan nonnikel.

Berbasis nikel yang popular Lithium Nickel Manganese Cobalt sering disingkat NMC dan Lithium Nickel Cobalt Alumnium Oxide atau disingkat NCA.

Sedangkan nonnikel saat ini yang utama Lithium Fero Phospate atau Lithium Iron Posphate atau sering disebut LFP. LFP inilah salah satu “bintang” utama debat cawapres.

Baterai Lithium-ion berbasis Nikel pemimpin pasar

Saat ini pemimpin pasar baterai lithium-ion adalah jenis NMC. Jenis NMC punya banyak keunggulan, di antaranya specific energy yang tinggi. Artinya bisa lebih ringan, sehingga menjadi pilihan utama untuk digunakan pada peralatan mobile.

Perbandingan antara Nikel dengan unsur lainnya bisa 1:1:1 atau ada juga 6:2:2. Intinya makin banyak nikelnya, maka akan makin ringan baterainya.

Namun di balik keunggulannya ini, NMC memiliki kekurangan dari segi karakteristiknya yang mudah panas. Semakin banyak unsur nikelnya, maka makin mudah panas dan potensial berbahaya, bisa menyebabkan kebakaran dan memperpendek umur baterainya.

Selain itu, rantai pasok material mentah dari NMC bermasalah khususnya kobalt. Sebanyak 70 persen cobalt dunia disuplai dari negara konflik di Republik Demokratik Kongo.

Konflik tersebut membuat kepastian pasokan sangat berisiko di samping praktik penambangannya yang dianggap bermasalah secara lingkungan dan sosial karena mempekerjakan anak di bawah umur.

Mengantisipasi permasalahan baterai, para ilmuwan tak berhenti berinovasi. Inovasi baterai digerakkan untuk mencari komposisi baterai lebih ringan, lebih murah, lebih tahan lama, tidak terkait konflik dan rantai pasok tidak dikuasai satu pihak saja.

Selain NMC, maka LFP menjadi pilihan yang makin populer, karena lebih murah 32 persen dibanding NMC (Bloomberg, 2023), bahan bakunya relatif lebih tersebar di berbagai negara dan tidak terkait negara konflik.

Di samping itu, LFP memiliki karakteristik lebih stabil sehingga lebih tahan lama dan juga lebih aman.

Namun kekurangannya adalah specific energy-nya yang rendah sehingga lebih berat dan phosphate merupakan bahan baku utama pembuatan pupuk yang bisa menyebabkan kompetisi antara energi dan pangan.

LFP saat ini dikembangkan secara masif di China di mana manufaktur baterai dunia berpusat. Saat ini pangsa pasar LFP global hanya sekitar 10 persen, tapi diperkirakan akan terus meningkat.

Menurut prediksi Wood Mackenzie, pangsa pasar LFP diperkirakan menjadi 30 persen pada 2030 khususnya untuk baterai penyimpanan (energy storage).

Karena pabrikasinya yang relatif murah dan elemennya lebih mudah ditemukan, maka makin banyak produsen baterai beralih ke LFP termasuk BYD, Samsung, Hyundai dan terakhir Tesla.

Namun, khusus kendaraan listrik, NMC menguasai 60 persen pangsa pasar saat ini dan 30 persennya adalah LFP. NMC diperkirakan masih akan menguasai pasar tahun 2030 untuk kendaraan listrik khususnya untuk Amerika serikat dan Eropa.

Apa yang sebaiknya dilakukan Indonesia?

Dalam rilis Bloomberg tahun 2022 yang mencatat peringkat rantai pasok baterai lithium-ion dunia, Indonesia berada di peringkat 22.

Rantai pasok ini mencakup bahan mentah, manufaktur, lingkungan, regulasi dan pemerintahan, industri, inovasi dan infrastruktur, serta demand.

Indonesia menjadi negara nomor lima terdepan dalam bahan mentah, namun tercecer di belakang untuk faktor lainnya, bahkan berada pada urutan 27 untuk industri, inovasi dan infrastruktur.

Tiongkok yang merupakan pembeli utama nikel dari Indonesia adalah penguasa utama rantai pasok ini dengan menjadi nomor satu untuk bahan mentah manufaktur dan demand.

Saat ini 75 persen manufaktur sel baterai berpusat di China, demikian pula dengan sebagian besar industri pendukung anoda dan katoda.

Namun saat Indonesia menatap NMC sebagai ladang emas masa depan, LFP mungkin diprediksi akan mengambil alih pasar NMC di baterai penyimpanan tak bergerak atau energy storage. Namun keunggulan baterai NMC dengan sifatnya yang ringan juga tak bisa dianggap remeh.

Ketika negara lain atau produsen lain mulai beralih kepada LFP tidak serta merta merupakan hal yang buruk bagi Indonesia.

Alasannya adalah peralihan ke LFP lebih terkait persoalan rantai pasok NMC yang bermasalah karena kobalt berasal dari negara konflik di Afrika. Selain itu, menjadi perhatian utama dunia karena praktik pertambangannya yang merusak lingkungan dan mempekerjakan anak di bawah umur di bawah kendali militer.

Selain itu, baterai NMC tetap lebih unggul dari LFP dalam hal energy density dan tetap pilihan paling menarik khususnya untuk penggunaan barang bergerak semacam telepon genggam, laptop dan mobil listrik.

Indonesia memiliki keunggulan sebagai negara pengekspor nikel terbesar dunia saat ini, namun belum ditunjang industri pengolahan dan penunjang baterai yang memadai.

Indonesia bisa memanfaatkan produksi nikel yang besar ini untuk meningkatkan ekosistem baterai berbasis nikel di Indonesia.

Beberapa langkah tersebut adalah, pertama, melanjutkan program hilirisasi produksi baterai dengan mengupayakan integrasi industri dari pertambangan, pengolahan, manufaktur hingga penggunaan dengan tetap mengedepankan kelestarian lingkungan.

Kedua, memberikan intensif bagi industri perintis. Ketiga, peningkatan riset dan pengembangan teknologi. Keempat, kerja sama antarpihak dan kelima, menggenjot permintaan.

Hilirisasi tidak hanya terbatas pada produksi bahan baku berbasis nikel, tapi mencakup manufaktur anode, katoda, dan elektrolit.

Terkait industri pionir, berkaca dari BYD yang awalnya merupakan produsen baterai untuk peralatan listrik yang kemudian berkembang menjadi supplier baterai dan mobil listrik kelas dunia, Indonesia juga bisa mendorong pabrik lokal yang telah lebih dulu berkecimpung di bidang baterai untuk menjadi pionir dengan bantuan insentif dari Pemerintah.

Selain itu, Indonesia harus meningkatkan riset dan penelitian yang mengedepankan potensi nikel, kobalt, dan mangan Indonesia.

Merujuk ke peringkat rantai pasok lithium-ion, Indonesia masih sangat tertinggal dalam hal riset, inovasi, infrastruktur dan inovasi. Investasi ke arah sana harus digalakkan.

Meningkatkan skill, menyekolahkan talenta terbaik bangsa, membuat pilot proyek dan melakukan benchmark terhadap apa yang dilakukan China untuk memajukan Industri baterainya.

Memiliki sumber daya alam adalah keunggulan, tapi berhenti di situ tidak dapat meningkatkan kesejahteraan rakyat Indonesia. Kita membutuhkan sumber daya manusia unggul yang bisa mengolah dan meningkatkan nilai tambah sumber daya alam.

Selain itu, pemerintah dan swasta sebaiknya mulai menjalin kerja sama dengan negara lain yang memiliki mineral terkait baterai NMC, yaitu negara penghasil Lithium.

Dua negara produsen Lithium dunia adalah Australia dan Chili. Sebagai negara tetangga, Australia relatif bisa didekati untuk kerja sama karena posisinya berdekatan.

Hubungan baik dengan Indonesia dan kepentingan Australia untuk mengurangi ketergantungan dunia pada China terhadap baterai lithium-ion akan memudahkan kerja sama ini.

Pasar baterai di Indonesia dan global masih akan sangat besar. Pertumbuhan kendaraan, telepon seluler, dan laptop adalah pasar besar untuk mengembangkan baterai berbasis nikel.

Di samping itu, kita punya potensi pasar energy storage yang besar untuk mendukung 100 persen energi terbarukan.

Di samping memaksimalkan keunggulan sumber daya nikelnya sebagai pemasok utama, Indonesia juga tidak boleh ketinggalan untuk mempelajari dan mengembangkan LFP karena bahan mentah jenis baterai ini juga melimpah di Indonesia.

Dengan mengaplikasikan ini, Indonesia bisa jadi pemain penting industri baterai masa depan dan menggunakan keunggulannya untuk sebaik-baiknya kemakmuran rakyat Indonesia.