Pemilihan Baterai Kendaraan Listrik dengan Metoda Weighted Objective
I Made Indradjaja M. Brunner 1* , Satria M. Brunner 2
1 Electrical Engineering Master Program, Institut Teknologi PLN, Jakarta
2 Mechanical Engineering, University of Victoria, BC, Canada * Koresponden email : imade.brunner@itpln.ac.id
Diterima: 26 November 2020 Disetujui: 23 Desember 2020

## Abstract
Transportation  is  a  sector  that  contributes  significantly  to  CO 2 gas  emissions  and  has  the  potential  to continue  to  increase  along  with  the  addition  of  fossil  fuel  vehicles.  Indonesia  has  plans  to  switch  to electric  vehicles  as  an  alternative  to  reduce  greenhouse  gas  (GHG)  emissions  from  the  transportation sector.  The  battery  is  an  important  component  of  an  electric  vehicle,  and  there  are  several  alternative technologies that can be used. This paper  simulates the selection of a suitable battery from various type of  batteries,  including  Lead-acid  (PbA),  Nickel  Metal  Hydride  (NiMH)  and  Lithium-ion  (Li-ion).  The selection is made using the weighted objective method by presenting 5 criteria: energy density; emissions generated for battery production;  energy factor of the manufacturing process; availability  of critical ra w materials  required  for  cathodes  and  anodes;  and  availability  of  recycling  facilities.  Supporting  data  to determine  the  magnitude  of  each  criterion  is  obtained  from  literature  reviews.  The  analysis  and comparison was carried out by giving weight to the assessment based on the data obtained. The results of calculations carried out in the paper show that the  Lead-acid battery is a viable option for use at current time.However,  if  Indonesia  already  has  NiMH  and  Li-ion  battery  recycling  facilities,  or  is  capable  of producing Lithium-ion batteries, then the criteria and calculation factors can be added and improved. Keywords: electric vehicle, battery, Lead-acid, Nickel Metal Hydride, Lithium-ion, weighted objective method

## Abstrak
Transportasi  adalah  sektor  yang  memberikan  kontribusi  cukup  signifikan  terhadap  emisi  gas  CO 2 dan berpotensi akan terus meningkat seiring penambahan kendaraan berbahan bakar fosil. Indonesia memiliki rencana  untuk  beralih  ke  kendaraan  listrik  sebagai  alternatif  untuk  mengurangi  emisi  Gas  Rumah  Kaca (GRK)  dari  sektor  transportasi.  Baterai  merupakan  salah  satu  komponen  penting  dari  kendaraan  listrik, dan  terdapat  beberapa  alternatif  teknologi  yang  dapat  dipakai.  Makalah  ini  mensimulasikan  pemilihan baterai  yang  layak  digunakan  dari  pilihan  baterai  jenis  Timbel-Asam  (PbA),  Nikel  Logam  Hidrida (NiMH) dan Lithium-ion (Li-ion). Pemilihan dilakukan dengan menggunakan metode weighted objective dengan  menghadirkan  5  kriteria:  kepadatan  energi;  emisi  yang  dihasilkan  untuk  produksi  baterai;  faktor energi proses manufakturing; ketersediaan bahan baku kritikal yang diperlukan untuk katoda dan anoda; serta  ketersediaan  fasilitas  daur  ulang.    Data  pendukung  untuk  menentukan  besaran  dari  masing-masing kriteria  diperoleh  dari  kajian  pustaka.  Analisis  dan  perbandingan  dilakukan  dengan  memberi  bobot penilaian berdasarkan data-data yang ada. Hasil perhitungan yang dilakukan menunjukkan bahwa baterai Timbel-Asam  adalah  pilihan  yang  layak  digunakan  saat  ini.  Namun,  bila  Indonesia  telah  memiliki fasilitas daur-ulang baterai NiMH dan Li-ion, atau telah mampu memproduksi baterai Lithium-ion maka kriteria serta faktor perhitungan dapat ditambahkan dan perbaiki.
Kata Kunci: kendaraan  listrik,  baterai, Timbel-Asam,  Nikel  Logam  Hidrida,  Lithium-ion,  metoda weighted objective

## 1. Pendahuluan
Sektor  energi  terbarukan  di  Indonesia  relatif    masih  dalam  tahap  awal  karena  baru  ramai dibicarakan dan dikembangkan. Salah satu sumber energi masa depan yang banyak dikembangkan adalah baterai.  Perangkat  ini  merupakan  bagian  penting  dari  sumber  energi  tenaga  surya  dan  angin.  Kedua sumber tersebut banyak dikembangkan, namun memiliki kelemahan yaitu ketidakstabilan dalam  generasi energi [1]. Baterai akan menyimpan saat tenaga listrik dihasilkan oleh sumber energi dan melepaskannya saat matahari tidak bersinar atau ketiadaan angin.
Baterai  juga  banyak  dikembangkan  dan  digunakan  sebagai  sumber  energi  pada  kendaraan  listrik [2].  Kendaraan  listrik  ini  menjadi  salah  satu  alternatif  dalam  upaya  mengurangi  polusi  yang  dihasilkan kendaraan pembakaran internal. Menurut data dari Badan Pusat Statistik, di Indonesia pada 2017 terdapat 138,5  juta  kendaraan  berbahan  bakar  fosil  yang  beroperasi  di  jalan-jalan  [3].  Kementerian  Lingkungan Hidup dan Kehutanan melaporkan bahwa diperkirakan terdapat 147.230 Gg CO 2 e dilepaskan ke atmosfer dari  kendaraan-kendaraan  tersebut  [4,  hal.39].  Transportasi  dikatakan  menempati  urutan  kedua  tertinggi dalam menyumbang emisi gas rumah kaca di belakang industri energi [4, hal.39].
Pada  tanggal  8  Agustus  2019,  diterbitkan  Keputusan  Presiden  No.  55  Tahun  2019  tentang Percepatan  Program  Kendaraan  Bermotor  Listrik  Berbasis  Baterai  ( Battery  Electric  Vehicle )  Untuk Transportasi  Jalan.  Keputusan  Presiden  menekankan  bahwa  komponen  kendaraan  listrik  yang  akan datang harus diproduksi di  Indonesia. Dalam keputusan  tersebut dinyatakan bahwa  setidaknya 60% dari komponen  harus  diproduksi  secara  lokal  pada  tahun  2025  [5].  Meskipun  demikian,  pengembangan teknologi  baterai  untuk  kendaraan  di  Indonesia  masih  menghadapi  beberapa  kendala,  baik  dari  sisi teknologi,  investasi,  serta  kejelasan  arah  kebijakan  [6].  Pada  saat  ini,  Indonesia  yang  menjadi  negara dengan  nilai  ekspor  Nikel  terbesar  di  dunia,  sedang  membangun  pabrik  baterai  untuk  kendaraan  listrik [7]. Nikel merupakan salah satu bahan mineral utama dalam pembuatan baterai. Pabrik baterai tersebut di Indonesia  dibangun  bersama  dengan  mitra  terutama  dari  China  dan  Korea  Selatan.  Produksi  baterai direncanakan  akan  terealisasi  pada  sekitar  awal  2021. Pabrik  berlokasi  di  daerah  yang  kaya  akan  nikel, seperti  di  Pulau  Weda  dan  Obi  (Maluku  Utara),  Morowali  (Sulawesi  Tengah),  dan  Pomalaa  (Sulawesi Selatan) [7] [8].
Paper  ini  bertujuan  untuk  melakukan  perbandingan  beberapa  teknologi  baterai  untuk  kendaraan bermotor  di  Indonesia  pada  saat  ini.  Data  yang  dipakai  merupakan  hasil  kajian  pustaka  terkait ketersediaan  bahan  baku,  proses  produksi  serta  buangan  yang  berpotensi  dihasilkan,  serta  keberadaan fasilitas  pengolahan  limbah  dari  baterai  bekas  pakai.  Penulisan  ini  diharapkan  dapat  memberikan gambaran  terhadap  potensi  pengembangan  teknologi  baterai  di  Indonesia,  serta  tantangan  yang  akan dihadapi.

## 2. Metodologi
Makalah  ini  akan  memaparkan  hasil  kajian  pustaka  dari  perbandingan  antara  tiga  jenis  baterai kendaraan  listrik,  yaitu:  1)  baterai  Timbel-Asam;  2)  Baterai  Nickel  Metal  Hydride;  dan  3)  Baterai Lithium-ion.  Ke-tiga  jenis  baterai  tersebut  dikaji  secara  literatur  dari  sisi:  komponen  penyusun,  teknik produksi, kinerja dalam pemakaian, dan pembuangan atau penanganan limbah. Kajian tersebut kemudian diterjemahkan  menjadi  kriteria  pemilihan  berdasarkan:  kepadatan  energi;  emisi  yang  dihasilkan  untuk produksi  baterai;  faktor  energi  proses  manufakturing;  ketersediaan  bahan  baku  kritikal  yang  diperlukan untuk  katoda dan anoda; serta  ketersediaan fasilitas daur ulang. Pembahasan kemudian difokuskan pada analisis  kriteria  pembanding  tersebut  dengan  menggunakan  metoda Weighted  Objective .  Metoda  ini merupakan  salah  satu  cara  klasik  dalam  memecahkan  masalah  optimasi  dari  beberapa  objektif  atau dikenal  dengan multi-objective  optimalization  problems (MOOP)[9].  Metoda  tersebut  dipakai  guna menilai  secara  teoritis  jenis  baterai  yang  lebih  unggul  untuk  digunakan  di  Indonesia.  Kesimpulan  yang diperoleh dapat digunakan sebagai gambaran kondisi industri baterai di Indonesia secara umum.

## 2.1. Metoda Weighted Objective
Metoda  ini  dapat  digunakan  apabila  terdapat  beberapa  alternatif  solusi  atau  pendapat  yang  akan dianalisis berdasarkan beberapa kriteria. Setiap kriteria memiliki bobot masing-masing. Penetapan bobot ini  dapat  dilakukan  dengan  melakukan  perbandingan  satu-satu  antara  kriteria  A  dengan  kriteria  B,  lalu dilakukan pemilihan kriteria yang lebih unggul. Kemudian, dilakukan perbandingan lain antara kriteria A dan  C,  dan  diputuskan  kembali  kriteria  yang  lebih  unggul.  Hal  ini  dilakukan  hingga  seluruh  kriteria selesai  diperbandingkan.  Bobot  untuk  kriteria  A  kemudian  dihitung  berdasarkan  jumlah  kemunculan kriteria  A  sebagai  unggulan  dibagi  dengan  jumlah  perbandingan  satu-satu  yang  dilakukan  terhadap kriteria  A.  Perhitungan  yang  sama  dilakukan  hingga  seluruh  kriteria  berhasil  dibandingkan  [10].  Bobot juga  dapat  ditentukan  dengan  membandingkan  dua  kriteria  dan  memberikan  nilai  berdasarkan  tingkat perbedaan kepentingan antara keduanya.
Nilai perbandingan dapat ditetapkan, semisal dari 1 (tingkat kepentingan yang sederajat) hingga 5 (tingkat  kepentingan  satu  kriteria  sangat  lebih  penting  daripada  kriteria  lain).  Perbandingan  dilakukan untuk  seluruh  kriteria,  dan  kemudian  bobot  dihitung  berdasarkan  jumlah  nilai  kepentingan  untuk  satu kriteria  dibagi  dengan  jumlah  nilai  kepentingan  total  dari  seluruh  kriteria.  Terlepas  dari  cara  pemberian bobot untuk masing-masing kriteria, dapat dipastikan bahwa kriteria dengan bobot terbesar menunjukkan tingkat kepentingan yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang lain.
Sebuah tabel dapat disusun  guna membantu  perhitungan. Kriteria dituliskan pada baris di sisi  kiri tabel,  sementara  bobot  dan  alternatif  pilihan  dituliskan  pada  kolom  bagian  atas.  Kemudian,  lakukan penilaian  terhadap  masing-masing  alternatif  relatif  terhadap  setiap  kriteria.  Nilai  yang  lebih  besar menunjukkan  tingkat  kepentingan  yang  lebih  tinggi  dari  suatu  alternatif.  Skor  untuk  setiap  alternatif relatif  terhadap  kriteria  ditentukan  dengan  perkalian  antara  bobot  kriteria  dengan  nilai  yang  diberikan untuk masing-masing alternatif. Skor total untuk setiap alternatif merupakan penjumlahan hasil perkalian bobot (w) dengan nilai dari alternatif (s), yang dijelaskan dengan formula berikut [10]:
Jumlah Skor (Ts) = Σ [Nilai Alternatif (s) x Bobot Kriteria (w)] (1)
Alternatif yang memiliki skor tertinggi dibandingkan dengan yang lain, menunjukkan pilihan yang terbaik.
2.2. Alternatif Baterai

## Baterai Timbel-Asam (Lead-Acid)
Sepanjang  sejarah  perkembangan  kendaraan  listrik,  telah  ada  beberapa  inovasi  dan  modifikasi komponen  yang  dipergunakan.  Baterai  adalah  salah  satu  komponen  utama  yang  dapat  terbuat  dari berbagai bahan dan terus mengalami revolusi. Baterai Timbel-Asam adalah baterai isi ulang pertama yang diperkenalkan  pada  tahun  1859  dan  menjadi  umum  digunakan  untuk  kendaraan  mesin  pembakaran internal [11]. Jenis baterai ini terdiri dari katoda timbel peroksida dan anoda timbel spons yang terendam dalam larutan elektrolit  yang  terdiri dari air dan asam sulfat.  Baterai  ini  umumnya menggunakan  wadah penahan yang terbuat dari bahan polypropylene. Pembuatan baterai itu sendiri membutuhkan energi yang cukup besar, 9,2 MJ dari 31 MJ yang digunakan untuk memproduksi satu kilogram baterai dalam proses pembuatannya.  Untuk  memproduksi  baterai  Timbel-Asam,  timbel  oksida  dibuat  menjadi  pasta  dan kemudian melalui proses elektrokimia diubah menjadi timbel peroksida dan timbel spons [12].

## Baterai Nikel Logam Hidrida (NiMH)
Berkembang  dari  baterai  Timbel-Asam,  baterai  nikel  logam  hidrida  (NiMH)  diperkenalkan.  Ini mirip  dengan  baterai  nikel  kadmium,  kecuali  baterai  NiMH  lebih  aman  karena  tidak  mengandung kadmium. Baterai NiMH terdiri dari katoda hidroksil oksida nikel dan anoda dari unsur tanah jarang ( rare earth ) yang terendam dalam elektrolit KOH. Langkah-langkah untuk memproduksi baterai NiMH adalah: 1) memproduksi nikel hidroksi-oksida; 2) mendapatkan elemen tanah jarang untuk anoda; 3) menyiapkan katoda dan anoda; 4) merakit akhir katoda dan anoda [12].

## Baterai Lithium-ion (Li-ion)
Sebagian  besar  kendaraan  listrik  sekarang  menggunakan  baterai  Lithium-ion  (Li-ion)  karena dikenal  ramah  lingkungan  dan  memiliki  kapasitas  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  baterai  lain  yang telah dibahas. Baterai Lithium-ion terdiri dari katoda yang mungkin berasal dari tiga sumber berbeda: 1) campuran  antara nikel, kobalt dan aluminium; 2) besi fosfat; atau 3) oksida mangan. Di  sisi lain, anoda baterai  Li-ion  dapat  berasal  dari  dua  sumber,  grafit  atau  titanium  oksida.  Ada  banyak  langkah  dalam pembuatan  baterai  Lithium-ion,  di  antaranya:  1)  persiapan  pasta  katoda  dan  oksida  logam  lithium;  2) persiapan anoda dari grafit; 3) merakit katoda dan anoda dengan pemisah; 4) menambahkan elektrolit; 5) mengisi daya sel baterai; dan 6) perakitan akhir [12].

## Keunggulan dan Kelemahan Alternatif Baterai
Setiap  jenis  baterai  memiliki  kelebihan  dan  kekurangannya  sendiri.  Sebagai  contoh,  baterai Timbel-Asam dapat bekerja di suhu rendah dan tinggi dengan biaya murah [13]. Namun, kelemahan dari baterai  Timbel-Asam  adalah  rasio  bobot  terhadap  energi  yang  buruk,  pengisian  daya  yang  lambat,  dan membutuhkan  perawatan  yang  tinggi  [12],  [13].  Sementara  itu,  keuntungan  menggunakan  baterai  nikel logam  hidrida  adalah  biaya  rendah  dan  lebih  ramah  lingkungan  dibandingkan  dengan  baterai  nikel kadmium. Masalah dengan baterai NiMH adalah tingkat self-discharge yang tinggi dan penurunan kinerja pada suhu tinggi [14]. Selain itu, baterai NiMH juga rentan terjadi korosi yang akan mengkonsumsi air di elektrolit  dan  menyebabkan  penurunan  usia  pakai  [15].  Baterai  Lithium-ion  sering  ditemukan  dalam teknologi  modern  karena  keunggulannya  dibandingkan  dengan  baterai  Timbel-Asam  dan  NiMH. Kelebihan  baterai  Li-ion  adalah  kepadatan  energinya  yang  tinggi  (100-265  Wh/kg),  mampu menghantarkan tegangan tiga kali lebih tinggi dari baterai NiMH, membutuhkan perawatan yang rendah, tidak memiliki efek memori, dan lebih mudah dibuang daripada Cadmium [16]. Namun, baterai Lithium- ion masih belum sempurna; ia memiliki kecenderungan untuk terlalu panas, menjadi rusak pada tegangan tinggi dan mahal [16]. Baterai Lithium-ion juga memiliki umur pakai yang relatif lebih pendek daripada NiMH [17].

## Pembuangan Baterai Bekas Pakai
Masalah  utama  yang  perlu  mendapatkan  perhatian  terkait  baterai  adalah  pembuangan  dan penanganannya. Fase ini memainkan peran penting dalam pembuatan baterai dan membuat baterai lebih ramah  terhadap  lingkungan.  Melalui  penanganan  yang  tepat,  produsen  baterai  dapat  mendaur  ulang komponen  baterai  lama  dalam  baterai  yang  baru  diproduksi.  Penanganan  yang  tepat  juga  mengurangi dampak berbahaya dari komponen baterai terhadap lingkungan. Secara keseluruhan, baterai Timbel-Asam telah beredar cukup lama dan sekitar 60% -80% komponen baterai Timbel-Asam baru berasal dari timbel dan  plastik  daur  ulang  [12].  Tidak  seperti  baterai  Timbel-Asam  yang  memiliki  proses  daur  ulang terstruktur,  penelitian  telah  menunjukkan  bahwa  pemilik  baterai  NiMH  cenderung  menimbun  baterai daripada  mendaur  ulang  [18].  Meskipun  baterai  Lithium-ion  dianggap  lebih  ramah  lingkungan,  proses daur ulang sangat rumit dan belum banyak diatur sebagaimana dengan baterai Timbel-Asam [18].

## 3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan  uraian  dari  berbagai  pustaka  yang  diperoleh  tentang  tiga  jenis  baterai  yang  mungkin digunakan dalam kendaraan listrik, bagian berikut akan membahas faktor-faktor penentu dari baterai yang layak untuk diterapkan dalam program kendaraan listrik di Indonesia.

## 3.1. Komponen
Produksi  baterai  di  Indonesia  perlu  ditunjang  oleh  ketersediaan  sumber  daya  alam.  Hal  ini  terkait dengan  penghematan  biaya  dengan  memproduksi  baterai  secara  lokal,  dan  mengurangi  ketergantungan pada  bahan  impor.  Baterai  Timbel-Asam  terutama  mengandung  timbel  untuk  katoda  dan  anoda  [12]. Berdasarkan  data  tahun  2014  dari  Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral,  Indonesia  memiliki timah hitam dengan cadangan sebanyak 468.130 ton [19]. Dengan cadangan yang cukup dan potensi daur ulang,  maka  sumber  baterai  asam  timbel  dapat  berasal  dari  sumber  alam  atau  dari  bahan  daur  ulang. Untuk baterai Nickel Metal Hydride, tidak ada kekurangan dalam pasokan nikel, karena Indonesia adalah produsen terbesar  kedua di dunia dengan cadangan 2,4 juta ton  nikel  [19]. Namun,  untuk  menghasilkan anoda  baterai  NiMH,  Indonesia  memiliki  masalah  tersendiri  karena  ketiadaan  sumber  elemen  tanah jarang.  Dengan  demikian,  Indonesia  harus  mengimpor  dari  Cina  sebagai  pengekspor  unsur-unsur  tanah jarang  ( rare  earth  element )  utama  di  dunia  [20].  Keharusan  Indonesia  untuk  mengimpor  unsur-unsur tersebut  berakibat  pada  peningkatan  biaya  produksi  baterai  NiMH.  Serupa  dengan  baterai  NiMH, memproduksi  baterai  Lithium-ion  juga  akan  menghadapi  masalah  yang  sama  pada  anodanya.  Anoda baterai  Lithium-ion  bersumber  dari  lithium.  Indonesia  kekurangan  sumber  lithium,  karena  tidak  ada cadangan  lithium  yang  dikenal  [19].  Memproduksi  katoda  lithium  baterai  tidak  akan  menjadi  masalah karena berasal dari Nikel, Cobalt, dan Aluminium, yang banyak ditemukan di Indonesia [19].

## 3.2 Manufakturing
Terdapat  banyak  langkah  pembuatan  baterai  agar  siap  digunakan  yang  dimulai  dari  pengadaan bahan  mentah.  Sepanjang  langkah-langkah  itu,  sejumlah  besar  energi  diperlukan  selama  proses pembuatan.  Jumlah  total  energi  yang  dibutuhkan  mulai  dari  mendapatkan  bahan  baku,  kemudian membuat  pasta  dan  elektroda,  dan  akhirnya  mengumpulkan  semua  komponen  bersama-sama.  Karena terdapat kebutuhan energi dalam pembuatan baterai, maka emisi karbon juga akan ditimbulkan.

## Energi Manufakturing
Energi  produksi  adalah  jumlah  energi  yang  diperlukan  selama  proses  pembuatan.  Berbagai  jenis baterai  memiliki  kebutuhan  energi  yang  berbeda  karena  beragamnya  proses  yang  diterapkan.  Sebagai contoh, proses manufakturing membutuhkan  30% dari total energi yang dibutuhkan untuk memproduksi satu  kilogram  baterai  Timbel-Asam  (PbA)  [12].  Dari  31  MJ  yang  dibutuhkan  untuk  membuat  satu kilogram  baterai  PbA,  9,1  MJ  diperlukan  untuk  proses  manufakturing  [12].  Sementara,  untuk  proses manufakturing  baterai  nikel  logam  hidrida  (NiMH)  diperlukan  sekitar  8,1  MJ  dari  94  MJ,  atau  sekitar 8,6%  dari  yang  dipakai  untuk  memproduksi  satu  kilogram  baterai  NiMH  [12].      Hal  yang  serupa  juga didapati  untuk  memproduksi  satu  kilogram  baterai  Lithium-ion.  Diperkirakan  bahwa  jumlah  energi produksi  yang  diperlukan  untuk  menghasilkan  satu  kilogram  baterai  Li-ion  adalah  32  MJ  dari  125  MJ total  konsumsi  pembuatan  [12].  Ini  berarti  bahwa  25%  dari  total  energi  digunakan  dalam  untuk  proses manufakturing baterai Li-ion [12].

## Emisi
Sebuah  laporan  oleh  Argonne  National  Laboratory  membandingkan  emisi  CO 2 yang  dihasilkan oleh masing-masing jenis baterai. Perbandingan yang dilakukan mengambil emisi CO 2 yang dihitung dari berbagai  sumber  dan  menghitung  rata-rata  emisi  CO 2 per  kilogram  dari  masing-masing  jenis  baterai. Baterai  Timbel-Asam  ternyata  memiliki  emisi  karbon  terendah  dengan  total  3,2  kilogram  CO 2 per kilogram  baterai  [12].  Baterai  NiMH  menghasilkan  emisi  tertinggi  dengan  total  13,6  kg  CO 2 yang
dipancarkan  dan  baterai  Lithium-ion  yang  baru  dikembangkan  memiliki  emisi  12,5  kilogram  CO 2 [12]. Baterai  PbA  memiliki  emisi  karbon  yang  sangat  rendah  karena  proses  daur  ulang  yang  dikembangkan [12].

## 3.3 Kinerja
Kinerja  baterai  merupakan  salah  satu  faktor  dalam  memilih  jenis  baterai  yang  akan  digunakan untuk  kendaraan  listrik  tertentu.  Kondisi  penggunaan  yang  berbeda  memiliki  peran  dalam  pemilihan baterai yang  sesuai  untuk digunakan. Beberapa faktor seperti suhu dan  kepadatan  energi  mempengaruhi masa pakai baterai dan jarak tempuh kendaraan listrik.

## Suhu
Baterai memiliki jangkauan fleksibel saat beroperasi pada suhu yang berbeda-beda. Namun, seperti kebanyakan  perangkat  teknologi,  baterai  dapat  beroperasi  secara  optimal  dalam  berbagai  kondisi. Toleransi  masing-masing  jenis  baterai  tergantung  pada  bahan  yang  digunakan  dalam  katoda  dan anodanya. Berbagai rentang suhu untuk pengisian dan pengosongan baterai disajikan pada Tabel 1 .
Tabel 1. Suhu pengisian dan pelepasan menurut jenis baterai Jenis Baterai Suhu Pengisian Suhu Pelepasan Timbel-Asam -20 o C to 50 o C -20 o C to 50 o C Nikel Logam Hidrida 0 o C to 45 o C -20 o C to 65 o C Lithium-ion 0 o C to 45 o C -20 o C to 60 o C Sumber: [21]
Indonesia  adalah  negara  yang  terletak  di  dekat  khatulistiwa  dengan  suhu  udara  jarang  berada  di bawah 22 o C, tetapi bisa naik hingga 33 o C selama musim kemarau [22]. Agar baterai Timbel-Asam dapat beroperasi  secara  optimal,  suhu  harus  dijaga  pada  suhu  25 o C.  Ketika  suhu  naik  8 o C,  masa  pakai  baterai Timbel-Asam dapat mengalami penurunan hingga 50% [21]. Masalah yang dihadapi baterai Nikel Logam Hidrida  pada  suhu  tinggi  adalah  hilangnya  generasi  oksigen.  Kehilangan  oksigen  ini  mempengaruhi baterai,  karena  memberikan  kesan  bahwa  baterai  sudah  terisi  penuh  [21].  Dibandingkan  dengan  baterai Timbel-Asam dan NiMH, baterai Lithium-ion tidak menurunkan kinerja pada suhu tinggi [21]. Meskipun demikian, paparan terhadap suhu tinggi dalam rentang waktu yang lama dapat mempengaruhi masa pakai baterai Lithium-ion.

## Kepadatan Energi
Baterai juga dapat dibandingkan berdasarkan kepadatan energinya. Kepadatan energi didefinisikan sebagai jumlah  energi yang terkandung dalam jumlah massa tertentu.  Semakin tinggi kepadatan energi, semakin  banyak  energi  yang  terkandung  dalam  massa  tertentu  [23].    Kepadatan  energi  untuk  beberapa jenis baterai, termasuk 3 jenis yang dikaji dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar  1 menunjukkan  bahwa  baterai  Lithium-ion  memiliki  kepadatan  energi  tertinggi dibandingkan  dengan  Nikel  Logam  Hidrida  dan  Timbel-Asam.  Kepadatan  energi  yang  lebih  tinggi  juga memberikan  beberapa  keunggulan,  seperti  mengurangi  bobot  baterai  itu  sendiri.  Misalnya,  baterai Timbel-Asam harus menjadi dua kali lipat ukuran baterai Lithium-ion untuk menghasilkan jumlah energi yang  sama  [23].  Selain  itu,  terbukti  bahwa  semakin  tinggi  kepadatan  baterai,  semakin  jauh  rentang kendaraan listrik dapat melakukan perjalanan [24]. Oleh karena itu, maka kendaraan listrik banyak yang menggunakan baterai Lithium-ion [18].
Gambar 1 . Kerapatan energi berdasarkan jenis baterai [23]

## 3.4 Pembuangan dan Penanganan Baterai Bekas
Baterai  yang  telah  mencapai  batas  umur  pakai  akan  membutuhkan  cara  pembuangan  dan penanganan  yang  tepat.  Tanpa  langkah-langkah  yang  tepat  dalam  menangani  baterai  yang  sudah  usang, bisa  terjadi  dampak  yang  berbahaya  terhadap  lingkungan  dan  membuat  baterai  tidak  berkelanjutan. Karena elemen dan komponen penyusun yang berbeda, maka setiap baterai memiliki cara tersendiri untuk ditangani dan potensi bahaya lingkungan yang berbeda.

## Baterai Timbel-Asam
Baterai Timbel-Asam mengandung komponen yang dapat didaur ulang,  seperti timbel dari katoda dan anoda, maupun wadah plastik. Seiring dengan kemajuan teknologi daur ulang baterai  Timbel-Asam, maka  saat  ini  banyak  komponen  daur  ulang  telah  menjadi  baterai  Timbel-Asam  baru  [25].  Proses  daur ulang  baterai  ini  dimulai  dari  pengumpulan  dan  pengangkutan  baterai  ke  fasilitas  daur  ulang.  Setelah baterai  mencapai  fasilitas  daur  ulang,  komponen  dipisahkan  dengan  proses  peleburan  timah  dan pencucian wadah plastik, serta elektrolit asam sulfat dapat dimurnikan [25].
Peleburan  timbel  adalah  proses  yang  membutuhkan  perhatian  khusus  dan  regulasi  yang  tepat karena memiliki potensi  pencemaran lingkungan terbesar. Di  Indonesia, diperkirakan terdapat lebih dari 200  fasilitas  peleburan  baterai  Timbel-Asam  [26].  Namun,  terdapat  banyak  laporan  tentang  peleburan informal  yang  mengarah  ke  polusi  dan  tingkat  timah  berbahaya  di  atmosfer  sekitarnya  [26].  Salah  satu contoh  tindakan  yang  dilakukan  oleh  pemerintah  untuk  mengurangi  peleburan  informal  adalah  kasus Desa Cinangka di Bogor [27]. Desa tersebut memiliki kadar timbel 675 kali di atas ambang batas WHO dan  pemerintah  Indonesia  akhirnya  menutup  lahan  yang  tercemar  untuk  menghentikan  dampak  dari timbel [28].

## Baterai Nikel Hidrida Logam
Daur  ulang  baterai  Nikel  Logam  Hidrida  merupakan  fase  penting  bagi  pembuatan  baterai  NiMH. Melalui  proses  daur  ulang,  logam  dan  elemen  tanah  jarang  dapat  diperoleh  dan  kemudian  digunakan untuk membuat baterai NiMH baru. Dengan penggunaan bahan daur ulang, biaya pembuatan baterai baru dapat dikurangi. Ekstraksi bahan dari baterai NiMH bekas dapat dilakukan secara fisik maupun kimiawi. Pemisahan  fisik  baterai  menggunakan  gravitasi,  magnet,  dan  teknik  elektrostatik  [18].  Sementara  itu, teknik  seperti  pelindian,  elektrolisis  dan  hidrometalurgi  adalah  bentuk  pemisahan  berbasis  kimia  [18]. Dibeberapa negara maju, seperti Jerman, pengumpulan dan pembuangan baterai NiMH sudah diatur dan difasilitasi. Namun demikian, sejauh ini  Indonesia belum fasilitas pengolahan  khusus  untuk mendukung daur ulang baterai Nikel Logam Hidrida [18].

## Baterai Lithium-ion
Meskipun  merupakan  bahan  utama  yang  dibutuhkan  dalam  baterai  Li-ion,  ketersediaan  lithium masih  langka.  Untuk  menjaga  produksi  baterai  lithium  berkelanjutan,  diperlukan  fasilitas  pembuangan
dan  penanganan  yang  memadai  untuk  baterai  bekas.  Hal  ini  terkait  dengan  biaya  daur  ulang  baterai lithium yang sekitar 200% lebih rendah daripada biaya produksi dari bahan alam [29]. Daur ulang baterai Lithium-ion  dilakukan  dengan  proses  hidrometalurgi,  setelah  elemen  dan  wadah  plastik  baterai dipisahkan secara manual [29]. Metode penghancuran dan pemisahan dengan menggunakan magnet juga digunakan  untuk  memisahkan  logam  dari  plastik.  Setelah  bahan  dipisahkan  secara  fisik,  elektroda kemudian  dilarutkan  menggunakan  proses  pelindian  [29].    Saat  ini,  Indonesia  belum  memiliki  fasilitas daur ulang baterai Lithium-ion yang memadai.
3.5 Analisis dengan Metoda Weighted Objective
Metoda weighted  objective diterapkan  untuk  mengetahui  perbandingan  antara  beberapa  alternatif berdasarkan berbagai kriteria. Dalam hal ini, alternatifnya adalah jenis baterai; sedangkan  kriteria terdiri dari: kepadatan energi, emisi yang dihasilkan untuk produksi baterai, faktor energi proses manufakturing, ketersediaan bahan baku kritikal yang diperlukan untuk katoda dan anoda, serta ketersediaan fasilitas daur ulang.
Bobot untuk setiap kriteria disusun dengan menggunakan metoda perbandingan satu-satu. Tabel 2 menunjukkan  hasil  perbandingan  antara  masing-masing  kriteria.  Nampak  bahwa  kriteria  A  (kepadatan energi)  disebutkan  memiliki  tingkat  kepentingan  lebih  tinggi  daripada  kriteria  C  (energi  proses manufakturing), D (ketersediaan bahan baku kritikal) dan E (ketersediaan fasilitas daur ulang). Sehingga jumlah pilihan untuk kriteria A adalah 3 suara. Kriteria B (emisi proses produksi) ternyata lebih penting dari kriteria A, D dan E, sehingga mendapatkan 3 suara. Kriteria C lebih penting daripada kriteria B dan E sehingga memperoleh 2 suara. Kriteria D mendapatkan 1 suara karena lebih penting daripada kriteria C. Sedangkan  kriteria  E  juga  mendapatkan  1  suara  karena  lebih  penting  daripada  kriteria  D.  Jumlah  suara pilihan.  Dengan  demikian,  bobot  untuk  masing-masing  kriteria  dapat  dihitung  dengan  membagi  jumlah suara  dengan  jumlah  seluruh  perbandingan  yaitu  10  suara.  Sehingga,  kriteria  A  dan  B  masing-masing mendapatkan  bobot  3/10  atau  30%;  C  mendapatkan  bobot  2/10  atau  20%;  sedangkan  D  dan  E mendapatkan bobot 1/10 atau 10%.
Tabel 2. Perhitungan nilai bobot untuk kriteria Kriteria A B C D E Jumlah Pilihan Bobot (Wt) Kepadatan energi A - B A A A 3 3/10 Emisi proses produksi B - C B B 3 3/10 Energi proses manufakturing C - D C 2 2/10 Ketersediaan bahan baku kritikal D - E 1 1/10 Fasilitas daur ulang E - 1 1/10 Jumlah 10 10/10 Sumber: Hasil simulasi
Tabel  3 menunjukkan  perhitungan  menggunakan  metoda weighted  objective .  Pada  tabel  ini disajikan  perhitungan  skor  untuk  setiap  alternatif  baterai  berdasarkan  kriteria  yang  ada.  Nilai  besaran untuk setiap alternatif disesuaikan dengan temuan yang telah disajikan pada pembahasan terdahulu. Nilai memiliki  rentang  dari  1  (nilai  paling  rendah  atau  kondisi  tidak  baik)  hingga  5  (nilai  paling  tinggi  atau kondisi  terbaik).  Skor  merupakan  perkalian  antara  bobot  dengan  nilai.  Hasil  perhitungan  pada Tabel  3 menunjukkan  bahwa  baterai  Timbel-Asam  merupakan  alternatif  pilihan  dengan  menempati  urutan tertinggi di antara baterai lainnya dengan nilai total 300. Sementara, alternatif  Lithium-ion mendapatkan nilai 240, dan baterai Nikel Hidrida Logam dengan nilai 260.
Tabel 3. Perhitungan menggunakan metoda Weighted Objective Kriteria Bobot (Wt) Alternatif Baterai Timbel-Asam Nikel Hidrida Logam Lithium-ion Besaran Nilai Skor Besaran Nilai Skor Besaran Nilai Skor Kepadatan energi 30 50 Wh/kg 1 30 120 Wh/kg 3 90 200 Wh/kg 4 120 Emisi proses produksi 30 3.2 kg CO 2 /kg produk 4 120 13.6 kg CO 2 /kg produk 1 30 12.5 kg CO 2 /kg produk 1 30 Energi proses manufakturing 20 30% 4 80 8.6% 5 100 25% 4 80
Ketersediaan bahan baku kritikal 10 468,130 ton 3 30 2,400,000 ton (Nikel); minim elemen tanah jarang 1 10 2,400,000 ton (Nikel); minim lithium 2 20 Fasilitas daur ulang 10 Banyak 4 40 Minim 1 10 Minim 1 10 Jumlah 1,0 300 240 260 Sumber: Hasil simulasi

## 4. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan  analisis  dengan  menggunakan  metoda weighted  objective ,  baterai  Timbel-Asam dianggap  lebih  layak  dipakai  di  Indonesia  dibandingkan  dengan  baterai  Nikel  Logam  Hidrida  atau Lithium-ion.  Baterai  Timbel-Asam  memperoleh  nilai  tertinggi  dibandingkan  dengan  dua  jenis  baterai lainnya  dalam  analisis  dengan  nilai  total  300.  Saat  ini  di  Indonesia  baterai  yang  terbuat  dari  elektroda timbel  memiliki  keunggulan  karena  emisi  dalam  produksi  yang  relatif  rendah,  penggunaan  energi  yang rendah  dalam  pembuatan,  ketersediaan  bahan  baku  kritikal  yang  berlimpah,  serta  telah  tersedia  sarana daur  ulang  untuk  bekas.  isi  baterai  Timbel-Asam  dapat  dikurangi  dengan  adanya  perawatan  daur  ulang yang  dikembangkan.  Baterai  Lithium-ion  yang  tengah  digalakkan  produksinya  di  Indonesia  masih memerlukan  perhatian  terutama  terkait  dengan  bahan  baku  kritikal  berupa  lithium,  serta  teknologi pembuatan  yang  masih  menggunakan  energi  beremisi  tinggi.  Kelak  apabila  kendaraan  listrik  telah tersedia  umum  di  Indonesia,  maka  industri  daur  ulang  baterai  Lithium-ion  juga  perlu  mendapatkan perhatian. Baterai Nikel Logam Hidrida walaupun berpotensi untuk menjadi pilihan apabila kelak fasilitas daur ulang telah tersedia secara umum di Indonesia, namun terhambat karena ketersediaan elemen tanah jarang yang minim.
Analisis  menggunakan  metoda weighted  objective walaupun  sederhana,  namun  memerlukan masukan  data  yang  cukup  banyak  guna  meningkatkan  keakuratan  dalam  perhitungan  nilai.  Nilai-nilai yang  digunakan  dalam  model  ini  perlu  dipahami  untuk  tujuan  simulasi,  meskipun  perbandingan  antara alternatif  pada  subjek  didasarkan  pada  data  yang  tersedia  atau  kondisi  yang  ada.  Oleh  karena  itu,  studi lebih  lanjut  dapat  dilakukan  untuk  memastikan  kondisi  saat  ini  jika  Indonesia  telah  mengembangkan teknologi  dan  pengetahuan  tentang  proses  produksi  dan  daur  ulang  baterai  Nikel  Logam  Hidrida  atau Lithium-ion.  Data  seperti  ini  saat  ini  masih  belum  tersedia  karena  fakta  bahwa  kendaraan  listrik  di Indonesia masih sangat terbatas dan belum diproduksi secara lokal.
Kriteria dalam model yang disajikan masih terbatas pada 5 variabel, sehingga peningkatan kualitas model  masih  dapat  dilakukan  dengan  penambahan  kriteria  lain.  Penetapan  bobot  untuk  masing-masing kriteria  juga  berpeluang  untuk  ditingkatkan  dengan  menggunakan  metoda Delphi dengan  masukan  dari banyak  responden,  atau  dengan  menggunakan  metoda  pengambilan  keputusan  seperti Analytical Hierarchy Process (AHP), atau Multi-Attribute Utility Theory (MAUT).

## 5. Referensi
[1] J. Cochran et al. , “Flexibility in 21st Century Power Systems,” 2014, doi: 10.2172/1130630.
[2] US  Department  of  Energy,  “Alternative  Fuels  Data  Center:  Batteries  for  Hybrid  and  Plug-In Electric  Vehicles.”  https://afdc.energy.gov/vehicles/electric_batteries.html  (accessed  Nov.  24, 2020).
[3] Badan  Pusat  Statistik,  “Perkembangan  Jumlah  Kendaraan  Bermotor  Menurut  Jenis,  1949-2018.” https://www.bps.go.id/linkTableDinamis/view/id/1133 (accessed Nov. 24, 2020).
[4] Kementerian  Lingkungan  Hidup  dan  Kehutanan  Direktorat  Jenderal  Pengendalian  Perubahan Iklim,  “Laporan  Inventarisasi  Gas  Rumah  Kaca  (GRK)  dan  Monitoring,  Pelaporan,  Verifikasi (MPV) Tahun 2018,” 2019.
[5] “Peraturan Presiden No. 55 Tahun 2019 tentang Percepatan Program Kendaraan Bermotor Listrik Berbasis Baterai (Battery Electric Vehicle) untuk Transportasi Jalan.”
https://peraturan.bpk.go.id/Home/Details/116973/perpres-no-55-tahun-2019  (accessed  Nov.  24, 2020).
[6] V.  T.  P.  Sidabutar,  “View  of  Kajian  pengembangan  kendaraan  listrik  di  Indonesia:  prospek  dan hambatannya,” J.  Paradig.  Ekon. ,  vol.  15,  no.  1,  pp.  21–38,  2020,  Accessed:  Dec.  19,  2020. [Online]. Available: https://www.online-journal.unja.ac.id/paradigma/article/view/9217/10136.
[7] P.  Trihusodo,  “Posisi  Indonesia  Sulit  Tersaingi  |  Indonesia.go.id,” 15  October  2020 . https://indonesia.go.id/narasi/indonesia-dalam-angka/ekonomi/posisi-indonesia-sulit-tersaingi (accessed Dec. 01, 2020).
[8] Asosiasi  Perusahaan  Industri  Pengolahan  &  Permurnian  Indonesia,  “Pemilihan  Lokasi  Pabrik Baterai Lithium dari Perspektif Ekonomi Neoklasik,” 11 November 2020 . https://www.ap3i.or.id/News/News-Update/Pemilihan-Lokasi-Pabrik-Baterai-Lithium-dari- Perspektif-Ekonomi-Neoklasik.html (accessed Dec. 09, 2020).
[9] K.  Deb, Multi-Objective  Optimization  using  Evolutionary  Algorithms .  John  Wiley  &  Sons,  Inc, 2008.
[10]  A. Mohamed Kassim et al. , “Conceptual design and implementation of electronic spectacle based obstacle detection for visually impaired persons,” J. Adv. Mech. Des. Syst. Manuf. , vol. 10, no. 7, pp. 1–12, 2016, doi: 10.1299/jamdsm.2016jamdsm0094.
[11]  J.  Garche,  P.  T.  Moseley,  and  E.  Karden,  “Lead-acid  batteries  for  hybrid  electric  vehicles  and battery  electric  vehicles,”  in Advances  in  Battery  Technologies  for  Electric  Vehicles ,  Elsevier, 2015, pp. 75–101.
[12]  J.  L.  Sullivan  and  L.  Gaines,  “A  review  of  battery  life-cycle  analysis :  state  of  knowledge  and critical needs.,” Argonne, IL (United States), Dec. 2010. doi: 10.2172/1000659.
[13]  Z.  Li,  A.  Khajepour,  and  J.  Song,  “A  comprehensive  review  of  the  key  technologies  for  pure electric  vehicles,” Energy ,  vol.  182.  Elsevier  Ltd,  pp.  824–839,  Sep.  01,  2019,  doi: 10.1016/j.energy.2019.06.077.
[14]  Cobalt  Institute,  “Nickel  Metal  Hydride  batteries.”  https://www.cobaltinstitute.org/nickel-metal- hydride-batteries.html (accessed Nov. 24, 2020).
[15]  Y.  Shen,  D.  Noréus,  and  S.  Starborg,  “Increasing  NiMH  battery  cycle  life  with  oxygen,” Int.  J. Hydrogen Energy , vol. 43, no. 40, pp. 18626–18631, Oct. 2018, doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.03.020.
[16]  Clean  Energy  Institute  University  of  Washington,  “Lithium-Ion  Battery,  What  is  a  lithium-ion battery and how does it work?” https://www.cei.washington.edu/education/science-of-solar/battery- technology/ (accessed Nov. 24, 2020).
[17]  U.  Köhler,  J.  Kümpers,  and  M.  Ullrich,  “High  performance  nickel-metal  hydride  and  lithium-ion batteries,” J.  Power  Sources ,  vol.  105,  no.  2,  pp.  139–144,  Mar.  2002,  doi:  10.1016/S0378- 7753(01)00932-6.
[18]  S.  Al-Thyabat,  T.  Nakamura,  E.  Shibata,  and  A.  Iizuka,  “Adaptation  of  minerals  processing operations  for  lithium-ion  (LiBs)  and  nickel  metal  hydride  (NiMH)  batteries  recycling:  Critical review,” Miner. Eng. , vol. 45, pp. 4–17, May 2013, doi: 10.1016/j.mineng.2012.12.005.
[19]  Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral,  “Neraca  Sumber  Daya  dan  Cadangan  Mineral Indonesia Status 2014,” Bandung, 2014.
[20]  T.  Müller  and  B.  Friedrich,  “Development  of  a  recycling  process  for  nickel-metal  hydride batteries,” J.  Power  Sources ,  vol.  158,  no.  2  SPEC.  ISS.,  pp.  1498–1509,  Aug.  2006,  doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.10.046.
[21]  Battery  University,  “Charging  Batteries  at  High  and  Low  Temperatures,”  2015. https://batteryuniversity.com/learn/article/charging_at_high_and_low_temperatures  (accessed  Nov. 25, 2020).
[22]  Climate-Data.org,  “Jakarta  climate:  Average  Temperature,  weather  by  month,  Jakarta  water temperature.” https://en.climate-data.org/asia/indonesia/jakarta-special-capital-region/jakarta- 714756/ (accessed Nov. 25, 2020).
[23]  J.M.K.C.  Donev  et  al.,  “Energy  Education  -  Energy  density  of  storage  devices,”  2015. https://energyeducation.ca/encyclopedia/Energy_density_of_storage_devices  (accessed  Nov.  25, 2020).
[24]  R.  A.  Hanifah,  S.  F.  Toha,  and  S.  Ahmad,  “Electric  Vehicle  Battery  Modelling  and  Performance Comparison in Relation to Range Anxiety,” in Procedia Computer Science , Jan. 2015, vol. 76, pp. 250–256, doi: 10.1016/j.procs.2015.12.350.
[25]  WHO, “Recycling used lead-acid batteries:,” 2018, Accessed: Nov. 25, 2020. [Online]. Available: http://www.who.int/ipcs/publications/ulab/en/.
[26]  H.  Zakiyya,  Y.  D.  Distya,  and  R.  Ellen,  “A  Review  of  Spent  Lead-Acid  Battery  Recycling Technology in Indonesia: Comparison and Recommendation of Environment-friendly Process,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , Jan. 2018, vol. 288, no. 1, p. 012074, doi: 10.1088/1757-899X/288/1/012074.
[27]  E.  Muryani,  D.  Mulyanto,  and  R.  M.  Hernanda,  “Phytoremediation  of  lead  (Pb)  polluted  soil  by Cordyline  fruticosa  and  Ipomea  reptans  Poir  (case  study:  Used  battery  smelting  industry  at Cinangka Village, Bogor),” in AIP Conference Proceedings , Jul. 2020, vol. 2245, no. 1, p. 090011, doi: 10.1063/5.0006932.
[28]  N.  N.  Annashr,  I.  M.  Djaja,  and  Kusharisupeni,  “Determinants  of  plumbun  level  in  blood  among elementary school students in cinangka, bogor,” Indian J. Public Heal. Res. Dev. , vol. 10, no. 3, pp. 738–743, Mar. 2019, doi: 10.5958/0976-5506.2019.00590.4.
[29]  A. Rahman, R. Afroz, and M. Safrin, “Recycling and disposal of lithium batteries: An economical and  environmental  approach,” IIUM  Eng.  J. ,  vol.  18,  no.  2,  pp.  238–252,  Dec.  2017,  doi: 10.31436/iiumej.v18i2.773.