Inovasi Teknologi Grafena : Superkapasitor Masa Depan Baterai Kendaraan Listrik di Indonesia

Fathul Bari

Perkembangan kendaraan listrik semakin pesat seiring dengan kebutuhan global akan transportasi yang lebih ramah lingkungan. Salah satu tantangan utama dalam pengembangan kendaraan listrik adalah keterbatasan teknologi baterai, yang memengaruhi jarak tempuh, waktu pengisian ulang, dan daya tahan baterai. Pada konteks ini, grafena telah muncul sebagai material inovatif dengan potensi luar biasa untuk mengatasi berbagai masalah yang dihadapi teknologi baterai konvensional. Grafena, dengan sifat superkapasitornya, dapat menjadi solusi masa depan baterai kendaraan listrik di Indonesia, memberikan efisiensi lebih tinggi, siklus pengisian lebih cepat, dan umur baterai yang lebih lama.

Mengenal Grafena dan Potensinya

Grafena adalah material dua dimensi yang tersusun dari lapisan atom karbon tunggal dengan struktur heksagonal. Material ini memiliki sifat unik yang membuatnya unggul dalam berbagai aplikasi teknologi, terutama dalam penyimpanan energi. Beberapa keunggulan grafena termasuk konduktivitas listrik yang sangat baik, kekuatan mekanik yang tinggi, dan permukaan yang luas. Pada konteks penyimpanan energi, grafena digunakan sebagai material superkapasitor, yang merupakan perangkat penyimpanan energi yang dapat menyimpan dan melepaskan energi dengan cepat.

Grafena ternyata hanyalah satu lapisan atom dari mineral grafit, lapisan atom karbon terikat dan disusun sedemikian ruma di dalam kisi heksagonal. Grafenia sering ditemui di dalam mineral grafit, grafit menjadi salah satu dari tiga karbon yang terjadi secara alami dan terbentuk di batuan metamorf. Walaupun hanya berupa satu lembaran setipis atom, grafena memiliki sifat yang sangat unik. Bahkan grafena menjadi bahan terkuat yang pernah ditemukan. Bahan grafena diklaim mampu 40 kali lebih kuat dari berlian dan 300 kali lebih kuat dari baja structural. Grafena memiliki monilitas electron yang sangat tinggi dan konduktor listrik yang baik, dikarenakan adanya elektron bebas disetiap atom karbon yang ada. Potensi bahan baku masa depan baterai ini ternyata dapat ditemui di Indonesia (Hafiy, 2021).

Superkapasitor yang berbasis grafena memiliki keunggulan dibandingkan baterai konvensional, seperti lithium-ion. Baterai berbasis lithium-ion memang memiliki kapasitas energi yang tinggi, tetapi memiliki kelemahan dalam hal kecepatan pengisian dan umur pakai yang relatif pendek. Sebaliknya, superkapasitor grafena dapat diisi ulang dalam waktu singkat dan memiliki siklus hidup yang jauh lebih panjang, sehingga lebih ideal untuk aplikasi kendaraan listrik yang membutuhkan pengisian ulang cepat dan umur pakai yang lebih lama.

Berdasarkan data dari Direktorat Jenderal Mineral dan Batubara (Ditjen Minerba) pada tahun 2014-2016 terdapat satu konsensi pertambangan mineral grafit di Kalimantan Barat. Kepropekan bahan unik ini di Indonesia juga sempat dilakukan uji di pulau Kalimantan dan Sulawesi. Hasilnya mengejutkan berdasarkan hasil litologi terdapat mineral grafit yang merupakan bahan dari grafena ada di Kabupaten Kolaka Sulawesi Tenggara dan di Kabupaten Sanggau, Kalimantan Barat. Berdasarkan kesebandingan regional batusabak yang ditebuka berada di Komplemks Mekongga (Pzm), berumur Karbon Perm. Hasil yang didapat berupa sabuk batuan malihan berumur tua, dan protolith batuan sedimen yang kaya akan kandungan organik (Hafiy, 2021).

Kebutuhan Energi di Indonesia dan Potensi Kendaraan Listrik

Indonesia, sebagai negara dengan populasi besar dan kebutuhan energi yang terus meningkat, menghadapi tantangan dalam mengurangi emisi gas rumah kaca dan ketergantungan pada bahan bakar fosil. Kendaraan listrik menjadi salah satu solusi utama dalam mengatasi tantangan ini, karena mereka menawarkan alternatif yang lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan kendaraan berbahan bakar fosil. Namun, pengadopsian kendaraan listrik di Indonesia masih terkendala oleh infrastruktur pengisian daya yang terbatas dan kinerja baterai yang masih jauh dari kata ideal.

Sedangkan dalam konteks ini, inovasi teknologi grafena dapat menjadi langkah signifikan dalam mempercepat adopsi kendaraan listrik di Indonesia. Maka dengan penggunaan superkapasitor berbasis grafena, kendaraan listrik dapat memiliki kinerja baterai yang lebih baik, terutama dalam hal pengisian daya yang lebih cepat dan siklus pengisian yang lebih banyak. Hal ini akan memudahkan pengguna kendaraan listrik, mengurangi ketergantungan pada infrastruktur pengisian daya yang rumit, dan pada saat yang sama, mendukung transisi energi bersih di Indonesia.

Manfaat Superkapasitor Grafena untuk Kendaraan Listrik

Superkapasitor grafena menawarkan beberapa keunggulan yang dapat menjadi solusi atas masalah yang dihadapi teknologi baterai saat ini. Pertama, pengisian daya yang jauh lebih cepat dibandingkan baterai lithium-ion konvensional. Sehingga dalam hitungan menit, baterai kendaraan listrik yang menggunakan superkapasitor grafena dapat terisi penuh, berbeda dengan baterai lithium-ion yang membutuhkan waktu berjam-jam.

Kedua, umur siklus yang lebih panjang. Baterai grafena dapat diisi ulang hingga ribuan kali tanpa mengalami penurunan kinerja yang signifikan, menjadikannya lebih tahan lama dan efisien dalam jangka panjang. Ini sangat penting bagi pengguna kendaraan listrik di Indonesia, di mana biaya perawatan dan penggantian baterai sering kali menjadi salah satu faktor penghalang dalam adopsi kendaraan listrik.

Baterai grafena juga dinilai lebih ringan dan lebih ramping disbanding baterai Li-Ion saat ini. Ini berarti perangkat yang lebih kecil, lebih tipis, tak perlu risau dengan diharuskannya penambahan ruang ekstra. Tidak hanya itu, grafena memungkinkan kapasitas jauh lebih tinggi. Sebagai perbandingan dengan berat yang sama, Li-lion hanya mampu menyimpan 180Wh energi per kilogram sementara grafena dapat menyimpan hingga 1000 Wh per kilogram  (Hafiy, 2021).

Ketiga, superkapasitor grafena memiliki stabilitas termal yang lebih baik, artinya material ini lebih tahan terhadap suhu ekstrem, yang sangat relevan di negara dengan iklim tropis seperti Indonesia. Maka dengan demikian, teknologi grafena mampu beroperasi dengan efisien dalam berbagai kondisi cuaca, mengurangi risiko overheating dan memperpanjang masa pakai baterai.

Tantangan dan Prospek Ke Depan

Meskipun memiliki banyak keunggulan, adopsi teknologi superkapasitor grafena masih menghadapi beberapa tantangan. Salah satunya adalah biaya produksi grafena yang masih relatif tinggi. Proses manufaktur grafena membutuhkan teknologi canggih dan biaya yang cukup besar, yang membuat harganya belum kompetitif dibandingkan dengan material baterai konvensional.

Namun, dengan semakin berkembangnya penelitian dan teknologi produksi grafena, biaya ini diharapkan akan menurun seiring waktu. Di sisi lain, pemerintah dan sektor swasta di Indonesia perlu mendorong investasi dalam riset dan pengembangan teknologi grafena agar adopsinya dapat lebih cepat dan luas.

Kesimpulan

Grafena, dengan potensinya sebagai material superkapasitor, menawarkan solusi yang menarik untuk tantangan yang dihadapi teknologi baterai kendaraan listrik di Indonesia. Kemampuan grafena untuk mempercepat pengisian daya, meningkatkan umur pakai, dan beroperasi dengan efisien dalam berbagai kondisi cuaca menjadikannya sebagai pilihan masa depan yang sangat menjanjikan. Dengan dukungan riset yang berkelanjutan dan investasi dalam teknologi ini, Indonesia dapat memanfaatkan grafena untuk mempercepat adopsi kendaraan listrik dan mendukung transisi menuju energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.