×
Seiring meningkatnya permintaan global terhadap solusi penyimpanan energi yang berkelanjutan dan kompetitif secara biaya dengan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya, baterai natrium-ion (Na-ion) telah muncul sebagai alternatif berdampak tinggi terhadap platform lithium-ion generasi lama. Dengan bahan baku yang mudah tersedia, kredensial keselamatan yang lebih baik, serta kinerja yang menjanjikan, teknologi baterai Na-ion sedang mengalami adopsi cepat di berbagai sektor seperti mobilitas listrik, penyimpanan energi skala jaringan, dan perangkat elektronik konsumen. Namun di balik nilai inovatifnya terdapat pertanyaan mendasar: apa saja proses manufaktur dan komposisi material yang tepat dari sel-sel mutakhir ini? Dalam artikel ini, kami membahas secara lengkap alur produksi baterai natrium-ion—menyoroti setiap tahapan kritis yang mengubah bahan baku menjadi unit penyimpanan energi berkinerja tinggi dan layak secara komersial.
Dasar dari setiap baterai terletak pada kimianya, dan baterai natrium-ion terutama mengandalkan elemen-elemen yang melimpah di bumi seperti natrium, besi, mangan, dan karbon. Berbeda dengan litium, yang konsentrasinya terbatas secara geografis dan rentan terhadap volatilitas rantai pasok, natrium tersedia secara luas di air laut dan endapan mineral di seluruh dunia. Katoda biasanya menggunakan oksida logam transisi berlapis (misalnya NaNi₁/₃Mn₁/₃Co₁/₃O₂), analog Prussian blue, atau senyawa polianionik, sedangkan anoda umumnya menggunakan karbon keras yang berasal dari biomassa atau petroleum pitch. Elektrolit terdiri dari garam natrium—seperti NaClO₄ atau NaPF₆—yang dilarutkan dalam pelarut karbonat organik. Sebelum memasuki lini produksi, semua bahan aktif menjalani pemurnian ketat, pengeringan, dan optimasi ukuran partikel untuk memastikan perilaku elektrokimia yang konsisten.
Setelah bahan baku disiapkan, bahan-bahan tersebut dicampur menjadi bubur homogen yang dirancang khusus untuk katoda atau anoda dengan kontrol rasio yang ketat. Bubur katoda menggabungkan material aktif, aditif konduktif (seperti carbon black), dan perekat polimer (umumnya natrium karboksimetil selulosa atau PVDF) dalam pelarut yang sesuai, diaduk secara menyeluruh untuk memastikan dispersi seragam dari setiap komponen. Demikian pula, bubur anoda mencampurkan karbon keras dengan perekat dan agen konduktif, serta mengoptimalkan viskositas untuk proses selanjutnya. Campuran ini kemudian dilapiskan secara presisi pada kolektor arus aluminium (katoda) atau tembaga (anoda) menggunakan sistem pelapis otomatis seperti slot-die atau doctor-blade. Ketebalan yang seragam dan daya rekat yang kuat merupakan parameter kualitas penting—setiap ketidakkonsistenan dapat menyebabkan hotspot lokal, lonjakan hambatan internal, atau ketidakseimbangan kapasitas selama siklus pengisian-pengosongan, yang pada akhirnya merusak kinerja dan masa pakai baterai.
Setelah pelapisan, elektroda basah melewati oven multi-zona dengan kontrol presisi untuk secara bertahap menguapkan sisa pelarut, meninggalkan lapisan komposit berpori namun kuat secara mekanis pada kolektor arus. Tahap pengeringan ini memerlukan regulasi cermat terhadap suhu, aliran udara, dan waktu tinggal di setiap zona oven guna mencegah terbentuknya retakan, penyusutan, atau lepasnya lapisan pelapis elektroda. Pengeringan cepat yang tidak terkendali dapat menjebak uap pelarut di dalam lapisan, menciptakan cacat yang merusak integritas struktural dan kinerja elektrokimia. Sebaliknya, proses pengeringan bertahap memastikan penghilangan pelarut secara seragam, menjaga struktur berpori yang dirancang penting bagi transportasi ion. Selanjutnya, elektroda yang telah benar-benar kering menjalani proses kalendering—proses laminasi tekanan tinggi yang memadatkan lapisan hingga mencapai kepadatan dan porositas optimal yang disesuaikan dengan kimia baterai tertentu. Langkah ini menggunakan rol presisi untuk menerapkan tekanan yang konsisten di seluruh permukaan elektroda, meningkatkan pemadatan material aktif, aditif konduktif, dan partikel pengikat. Kalendering yang tepat tidak hanya meningkatkan konduktivitas ionik dengan mempersingkat jalur difusi ion, tetapi juga menjamin kontak erat antar partikel individu dan kolektor arus. Perbaikan-perbaikan ini secara langsung meningkatkan kemampuan laju, densitas energi lebih tinggi, serta masa pakai siklus yang lebih panjang, menjadikan kalendering sebagai langkah penting dalam mengoptimalkan kinerja keseluruhan baterai natrium-ion.
Web elektroda kontinu kemudian digunting menjadi strip lebih sempit yang sesuai dengan dimensi sel target. Alat pemotong laser atau mekanis memangkas elektroda menjadi bentuk yang presisi (misalnya, persegi panjang untuk sel prismatik atau strip panjang untuk format silindris). Kualitas tepi dipantau secara ketat, karena duri atau ketidakteraturan dapat menyebabkan korsleting internal selama perakitan sel.
Sel sodium-ion dirakit di ruang kering dengan kelembapan rendah (<1% RH) untuk mencegah reaksi samping akibat uap air. Proses ini dimulai dengan menumpuk atau menggulung lapisan anoda-pemisah-katoda menjadi "tumpukan sel". Pemisah—biasanya berupa film poliolefin berpori mikro yang dilapisi pelapis kompatibel elektrolit—berfungsi sebagai penghalang konduktor ion yang mencegah kontak listrik antar elektroda. Untuk sel tipe pouch, tumpukan dimasukkan ke dalam casing berbahan film laminasi aluminium; untuk desain silindris atau prisma, tumpukan ditempatkan di dalam kaleng logam.
Dalam lingkungan terkendali, sel diisi dengan elektrolit berbasis natrium menggunakan sistem vakum. Tahap ini membutuhkan ketepatan: kekurangan elektrolit menyebabkan transportasi ion yang buruk, sedangkan kelebihan dapat mengganggu keselamatan dan ketahanan terhadap pengembungan. Setelah pengisian, sel disegel secara hermetis—dilas dengan laser untuk casing logam atau disegel panas untuk varian pouch—guna menjaga integritasnya sepanjang masa operasional.
Sel-sel yang baru dirakit menjalani "formasi", yaitu siklus pengisian-pengosongan awal yang lambat untuk mengaktifkan antarmuka elektrokimia serta membentuk lapisan interfasa solid-elektrolit (SEI) yang stabil pada anoda. Lapisan SEI ini sangat penting untuk daya tahan jangka panjang dan keamanan. Setelah proses formasi, sel memasuki fase penuaan (biasanya beberapa hari pada suhu tinggi) untuk mengidentifikasi kegagalan dini dan menstabilkan parameter kinerja.
Setiap sel diuji secara ketat terhadap kapasitas, impedansi, laju self-discharge, dan kepatuhan terhadap standar keselamatan (misalnya penetrasi paku, overcharge). Berdasarkan metrik kinerja, sel digolongkan dan dipilah sesuai aplikasi tertentu—varian berdaya tinggi untuk EV, tipe berenergi tinggi untuk penyimpanan stasioner, dan sebagainya.
Dari pemilihan bahan baku hingga validasi akhir, proses manufaktur baterai ion natrium menggabungkan ilmu material, rekayasa presisi, dan kontrol kualitas yang ketat. Seiring meningkatnya produksi secara global, inovasi berkelanjutan dalam desain elektroda, formulasi elektrolit, dan otomatisasi akan semakin meningkatkan efisiensi, menurunkan biaya, serta memperkuat peran teknologi Na-ion dalam transisi energi bersih.
Zona Industri Juguang, Sub-district Tiancheng, Kota Yueqing, Kota Wenzhou, Provinsi Zhejiang.
Hak Cipta © Zhejiang Mingtu Electrical Technology Co., Ltd. Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Kebijakan Privasi BLOG
EN
Berita Terkini