Batu penghalang utama untuk mengkomersialkan bateri keadaan pepejal (solid-state) sebenarnya bukan berpunca daripada formula kimia, tetapi daripada proses pengilangan itu sendiri.

Di kala tajuk-tajuk berita utama sibuk memuji lonjakan ketumpatan tenaga, para jurutera di sebalik tabir sedang pening kepala memikirkan satu masalah yang sangat asas: bagaimana mahu memastikan sentuhan antara dua permukaan pepejal (solid-solid interface) boleh berfungsi dengan cekap pada skala pengeluaran besar-besaran.

Penyelesaian untuk masalah ini telah memaksa proses pembuatan dilakukan secara ekstrem, yang akhirnya membawa kepada kecacatan lain yang boleh memendekkan jangka hayat bateri atau ia langsung gagal berfungsi.

Masalah Garis Sentuhan (Interface)

Dalam bateri cecair konvensional, cecair elektrolit boleh mengalir bebas di antara elektrod bagi memastikan sentuhan yang sekata dan pemindahan ion berlaku dengan lancar. Bateri solid-state pula menggantikan cecair tersebut dengan elektrolit pepejal — dan di sinilah bermulanya masalah.

Sentuhan antara pepejal dengan pepejal ini secara semula jadi mewujudkan rintangan dalaman yang tinggi.

Bahan-bahan yang mempunyai sifat pengembangan dan pemampatan yang berbeza biasanya sukar untuk ‘sekepala’.

Apabila jurutera CATL menggunakan kaedah tekanan isostatik suam (warm isostatic pressing) pada tahap ekstrem sekuat 6,000 atmosfera untuk menyatukan komponen, bahan yang mempunyai ketumpatan mampatan berbeza ini mula mengalami salah jajaran struktur (structural misalignment).

Senang cakap ia tak bersentuh dengan sempurna dan menyebabkan aliran elektron tidak sekata.

Kesan daripada anomali ini, rintangan dalaman bateri akan meningkat dan mempercepatkan kerosakan sel aktif. Ringkasnya: lagi kuat anda tekan, lagi tinggi risiko untuk anda merosakkan komponen yang cuba dibina itu.

Cabaran Teknologi Sulfida

CATL telah memilih untuk memberikan tumpuan penuh kepada teknologi elektrolit jenis sulfida, yang menawarkan konduktiviti ionik tertinggi dan potensi prestasi terbaik. Namun, sulfida datang dengan pakej sakit kepala yang tersendiri dalam proses pembuatan.

Elektrolit sulfida ini tersangat sensitif kepada kelembapan, bermakna proses pengendaliannya mesti dilakukan dalam persekitaran gas lengai (inert atmosphere) yang tulen.

Perkara ini meningkatkan pelaburan peralatan kilang dan merumitkan lagi proses produksi secara drastik. Malah, pencemaran air walaupun sedikit sahaja sudah cukup untuk merosakkan terus sifat elektrokimia bahan tersebut.

Impak kosnya juga bukan alang-alang. Sekitar 70 hingga 80 peratus daripada kos bateri solid-state jenis sulfida ini datang daripada elektrolit pepejal itu sendiri, di mana sebahagian besarnya bergantung kepada harga pasaran litium sulfida.

Oleh itu, mengawal kos bahan mentah adalah kunci utama untuk menurunkan harga jualan — tetapi ia jauh lebih mudah diucapkan daripada dilaksanakan.

Isu Skala Pengeluaran

Berpindah daripada fasa kilang rintis (pilot plant) kepada pengeluaran berskala mega (multi-GWh) mendedahkan pelbagai cabaran dari segi kadar hasil (yield), masa kitaran (takt-time), dan tempoh operasi (uptime) yang langsung tidak pernah wujud di dalam makmal.

Pengendalian bahan serbuk, proses laminasi, kawalan tekanan pada permukaan sentuhan, dan pemadatan lapisan bateri semuanya wajib mencapai standard automotif yang sekata pada kadar pengeluaran yang pantas.

Pada peringkat awal, kilang pengeluaran pasti akan berdepan dengan lonjakan kadar sisa buangan (scrap) dan kerja ralat (rework) yang melonjakkan kos bagi setiap kWh, sekali gus melambatkan proses pembelajaran industri.

Malah gergasi industri sendiri pun mengakui bahawa pengeluaran berskala besar yang kompetitif dari segi ekonomi tidak akan berlaku dalam sekelip mata.

Langkah Ke Hadapan

Bagi mengurangkan risiko kerugian, para pengeluar kini mengambil pendekatan berhati-hati dengan menjalankan fasa pengeluaran terhad sebelum memulakan produksi massa.

Mereka memperkenalkan penambahbaikan satu demi satu, merangkumi aspek pembuatan pemisah (separator), pemadatan elektrolit, sehinggalah kepada logistik bilik kering (dry-room).

Kesannya, garis masa industri menjadi sangat perlahan dan berwaspada: pengeluaran yang bermakna mungkin hanya bermula sekitar penghujung dekad ini, manakala fasa di mana kos menjadi benar-benar kompetitif dengan kadar hasil yang matang mungkin mengambil masa beberapa tahun lagi selepas itu.

Situasi ini pastinya akan memberi kesan kepada pelan pelancaran model-model EV baharu, yang mungkin hanya terhad untuk varian premium teratas sahaja buat permulaan.

Menurut firma penyelidik TrendForce, bateri solid-state sepenuhnya kini sedang beralih daripada fasa sel sampel kepada fasa kejuruteraan.

Bagaimanapun, teknologi ini bakal berdepan dengan isu kos awal yang sangat tinggi, sama seperti apa yang berlaku kepada sel semi-solid-state yang menyaksikan harganya melambung melebihi 1 yuan/Wh.

Indikator Kejayaan Masa Depan

Pihak industri kini meletakkan sasaran kos teras bateri pada paras 1 yuan/Wh sebagai tanda aras untuk membolehkan teknologi ini diterima pakai secara meluas.

Untuk mencapai sasaran tersebut, harga litium sulfida perlu turun sehingga ke paras 500,000 yuan/tan.

Syarikat-syarikat seperti Gotion High-tech kini sedang menyasarkan kapasiti pengeluaran litium sulfida sebanyak 50,000 tan setahun menjelang 2030 untuk mempercepatkan proses ini.

Namun harus diingat, kos hanyalah sebahagian daripada teka-teki yang perlu diselesaikan.

Kadar hasil pengilangan, kawalan proses kerja, dan kestabilan bahan semuanya wajib berkembang seiring. Disebabkan itu, garis masa untuk melihat teknologi ini benar-benar berdaya maju di pasaran komersial sebenarnya melangkaui jauh daripada tarikh awal ia mula dikeluarkan dari kilang.