Baterai isi ulang
Baterai isi ulang, baterai penyimpanan, atau sel sekunder, (atau akumulator) adalah jenis baterai listrik yang dapat diisi, disambungkan pada beban, dan diisi ulang berkali-kali, sebagai lawan dari baterai sekali pakai atau primer, yang disuplai dengan kondisi terisi sepenuhnya dan dibuang setelah digunakan. Baterai jenis ini terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia. Istilah "akumulator" digunakan karena baterai ini mengakumulasi dan menyimpan energi melalui reaksi elektrokimia yang dapat dibalik. Baterai isi ulang diproduksi dalam berbagai bentuk dan ukuran, mulai dari sel tombol hingga sistem skala megawatt yang terhubung untuk menstabilkan jaringan distribusi listrik. Beberapa kombinasi bahan elektroda dan elektrolit yang berbeda digunakan, termasuk asam timbal, nikel kadmium (NiCd), nikel logam hidrida (NiMH), ion litium (Li-ion), dan ion litium polimer (polimer Li-ion).
Baterai isi ulang pada awalnya harganya lebih mahal dari baterai sekali pakai, tetapi memiliki total biaya kepemilikan dan dampak lingkungan yang jauh lebih rendah, karena dapat diisi ulang dengan murah berkali-kali sebelum perlu diganti. Beberapa jenis baterai isi ulang tersedia dalam ukuran dan voltase yang sama dengan jenis sekali pakai, dan dapat digunakan untuk saling menggantikan.
Miliaran dolar dalam penelitian diinvestasikan di seluruh dunia untuk meningkatkan baterai isi ulang.[1][2]
Penerapan
Perangkat yang menggunakan baterai isi ulang termasuk starter mobil, perangkat konsumen portabel, kendaraan ringan (seperti kursi roda bermotor, kereta golf, sepeda listrik, dan forklift listrik), alat, catu daya bebas gangguan, dan pembangkit listrik penyimpanan baterai. Aplikasi yang muncul dalam baterai pembakaran internal hibrida dan kendaraan listrik mendorong teknologi untuk mengurangi biaya, berat, dan ukuran, dan meningkatkan masa pakai.[3]
Baterai yang dapat diisi ulang yang lebih lama, mengalami hilang daya dengan kecepatan relatif cepat dan memerlukan pengisian sebelum digunakan pertama kali. Beberapa baterai NiMH dengan hilang daya yang rendah yang baru dapt menahan isi muatannya selama berbulan-bulan, dan biasanya dijual dengan muatan hingga sekitar 70% dari kapasitas terukurnya.
Pembangkit listrik penyimpanan baterai menggunakan baterai isi ulang untuk meratakan beban (menyimpan energi listrik pada saat permintaan rendah untuk digunakan selama periode puncak) dan untuk penggunaan energi terbarukan (seperti menyimpan daya yang dihasilkan dari susunan fotovoltaik pada siang hari untuk digunakan pada malam hari). Pemerataan beban mengurangi daya maksimum yang harus dapat dihasilkan oleh pembangkit, mengurangi biaya modal dan kebutuhan untuk pembangkit listrik puncak.
Menurut laporan dari Research and Markets, analis memperkirakan pasar baterai isi ulang global akan tumbuh pada CAGR sebesar 8,32% selama periode 2018-2022.[4]
Baterai isi ulang yang kecil dapat memberi daya pada perangkat elektronik portabel, peralatan listrik, peralatan, dan sebagainya. Baterai tugas berat (heavy-duty atau HD) memberi daya pada kendaraan listrik, mulai dari skuter hingga lokomotif dan kapal. Baterai HD digunakan dalam pembangkit listrik yang didistribusikan dan dalam sistem tenaga yang berdiri sendiri.
Pengisian dan pemakaian
Selama pengisian, bahan aktif positif teroksidasi, menghasilkan elektron, dan bahan negatif bereduksi, menggunakan elektron. Elektron ini merupakan arus listrik di luar sirkuit. Elektrolit dapat berfungsi sebagai penyangga sederhana untuk aliran ion internal antara elektroda, seperti dalam sel ion litium dan nikel kadmium, atau mungkin merupakan partisipan aktif dalam reaksi elektrokimia, seperti pada sel asam timbal.
Energi yang digunakan untuk mengisi baterai yang dapat diisi ulang biasanya berasal dari pengisi baterai menggunakan listrik AC, meskipun beberapa baterai dilengkapi untuk menggunakan outlet listrik DC 12 volt dari kendaraan. Tegangan sumber harus lebih tinggi dari baterai untuk memaksa arus mengalir ke dalamnya, tetapi tidak terlalu tinggi agar baterai tidak mengalami kerusakan.
Pengisian daya berlangsung dari beberapa menit hingga beberapa jam untuk mengisi daya baterai. Pengisi daya yang lambat tanpa kemampuan penginderaan tegangan atau suhu akan mengisi daya dengan kecepatan rendah, biasanya membutuhkan waktu 14 jam atau lebih untuk mencapai pengisian penuh. Pengisi daya cepat biasanya dapat mengisi daya sel dalam dua hingga lima jam, bergantung pada modelnya, yang tercepat hanya memakan waktu lima belas menit. Pengisi daya cepat harus memiliki beberapa cara untuk mendeteksi ketika sel mencapai muatan penuh (perubahan tegangan terminal, suhu, dll.) untuk berhenti mengisi daya sebelum terjadi pengisian berlebih yang berlebihan atau pemanasan berlebih. Pengisi daya tercepat sering menggunakan kipas pendingin untuk menjaga agar sel tidak terlalu panas. Paket baterai yang dimaksudkan untuk pengisian cepat dapat mencakup sensor suhu yang digunakan pengisi daya untuk melindungi paket tersebut, sensornya akan memiliki satu atau lebih kontak listrik tambahan.
Kimia baterai yang berbeda memerlukan skema pengisian daya yang berbeda. Misalnya, beberapa jenis baterai dapat diisi ulang dengan aman dari sumber tegangan konstan. Jenis lain perlu diisi dengan sumber arus yang diatur yang mengecil saat baterai mencapai tegangan penuh. Mengisi baterai secara tidak benar dapat merusak baterai. Dalam kasus yang ekstrem, baterai bisa menjadi terlalu panas, terbakar, atau meluncurkan isinya secara eksplosif.
Jenis
Baterai asam timbal yang ditemukan pada tahun 1859 oleh fisikawan Prancis Gaston Planté adalah jenis baterai isi ulang tertua. Meskipun memiliki rasio energi terhadap berat yang sangat rendah dan rasio energi terhadap volume yang rendah, kemampuannya untuk memasok lonjakan arus yang tinggi berarti bahwa sel-sel tersebut memiliki rasio daya terhadap berat yang relatif besar. Kelebihan ini, bersama dengan biaya yang rendah membuatnya menarik untuk digunakan dalam kendaraan bermotor untuk menyediakan arus tinggi yang dibutuhkan oleh starter mobil.
Baterai nikel kadmium (NiCd) ditemukan oleh Waldemar Jungner dari Swedia pada tahun 1899. Ia menggunakan nikel oksida hidroksida dan logam kadmium sebagai elektroda. Kadmium adalah elemen beracun, dan dilarang untuk sebagian besar digunakan oleh Uni Eropa pada tahun 2004. Baterai nikel kadmium hampir sepenuhnya digantikan oleh baterai nikel logam hidrida (NiMH).
Baterai nikel logam hidrida (NiMH) tersedia pada tahun 1989.[5] Baterai ini sekarang menjadi jenis baterai yang umum digunakan oleh konsumen dan industri. Baterai ini memiliki paduan penyerap hidrogen untuk elektroda negatif, alih-alih kadmium.
Baterai ion litium diperkenalkan kepada pasar pada tahun 1991, menjadi primadona pada sebagian besar barang elektronik karena memiliki kerapatan energi terbaik dan laju kehilangan daya yang sangat lambat saat tidak digunakan. Baterai jenis ini memang memiliki kelemahan juga, terutama risiko sulutan api yang tidak terduga dari panas yang dihasilkan oleh baterai.[6] Insiden seperti itu jarang terjadi dan menurut para ahli, dapat diminimalkan "melalui desain, instalasi, prosedur, dan lapisan perlindungan yang tepat" sehingga risikonya dapat diterima.[7]
Baterai polimer ion litium (LiPo) memiliki bobot yang ringan, menawarkan kerapatan energi sedikit lebih tinggi dari Li-ion dengan biaya yang juga sedikit lebih tinggi, dan dapat dibuat dalam bentuk apa pun. Baterai LiPo telah tersedia[8] tetapi belum dapat menggusur Li-ion di pasar.[9] Penggunaan utama baterai LiPo adalah untuk menyalakan mobil, kapal dan pesawat yang dikendalikan dari jarak jauh. Paket baterai LiPo sudah tersedia di pasar dalam berbagai konfigurasi hingga 44,4v untuk memberi daya pada kendaraan R/C dan helikopter atau drone tertentu.[10][11] Beberapa laporan pengujian memperingatkan risiko kebakaran saat baterai tidak digunakan sesuai dengan instruksi.[12] Tinjauan independen teknologi telah membahas risiko kebakaran dan ledakan dari baterai ion litium dalam kondisi tertentu karena baterai jenis ini menggunakan elektrolit cair.[13]
Lihat pula
Referensi
- ^ "EU approves 3.2 billion euro state aid for battery research". Reuters (dalam bahasa Inggris). 9 December 2019.
- ^ "StackPath". www.tdworld.com. 5 November 2019.
- ^ David Linden, Thomas B. Reddy (ed). Handbook of Batteries 3rd Edition. McGraw-Hill, New York, 2002 ISBN 0-07-135978-8 chapter 22.
- ^ "Global Rechargeable Battery Market 2018–2022". researchandmarkets.com. April 2018.
- ^ Katerina E. Aifantis et al, High Energy Density Lithium Batteries: Materials, Engineering, Applications Wiley-VCH, 2010 ISBN 3-527-32407-0 page 66
- ^ Fowler, Suzanne (21 September 2016). "Samsung's Recall – The Problem with Lithium Ion Batteries". The New York Times. New York. Diarsipkan dari versi asli tanggal 5 September 2016. Diakses tanggal 15 March 2016.
- ^ Schweber, Bill (4 August 2015). "Lithium Batteries: The Pros and Cons". GlobalSpec. GlobalSpec. Diarsipkan dari versi asli tanggal 16 March 2017. Diakses tanggal 15 March 2017.
- ^ all-battery.com: Lithium Polymer Batteries Error in webarchive template: Check
|url=value. Empty. - ^ "Tattu R-Line 4S 1300mah 95~190C Lipo Pack". Genstattu.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 30 August 2016. Diakses tanggal 6 September 2016.
- ^ "Lithium Polymer Charging/Discharging & Safety Information". Maxamps. MaxAmps. 2017. Diarsipkan dari versi asli tanggal 16 March 2017. Diakses tanggal 15 March 2017.
Keep a dry fire extinguisher nearby or a large bucket of dry sand, which is a cheap and effective extinguisher.
- ^ "Batteries – LiPo". TrakPower. Hobbico, Inc. Diarsipkan dari versi asli tanggal 16 March 2017. Diakses tanggal 15 March 2017.
Voltages, cell counts and capacities just right for your kind of racing ... Discharge rates from 50C up to 100C ...Balanced for longer life and achieving the maximum 4.2V/cell
- ^ Dunn, Terry (5 March 2015). "Battery Guide: The Basics of Lithium-Polymer Batteries". Tested. Whalerock Industries. Diarsipkan dari versi asli tanggal 16 March 2017. Diakses tanggal 15 March 2017.
I’ve not yet heard of a LiPo that burst into flames during storage. All of the fire incidents that I’m aware of occurred during charge or discharge of the battery. Of those cases, the majority of problems happened during charge. Of those cases, the fault usually rested with either the charger or the person who was operating the charger…but not always.
- ^ Braga, M.H.; Grundish, N.S.; Murchison, A.J.; Goodenough, J.B. (9 December 2016). "Alternative strategy for a safe rechargeable battery". Energy & Environmental Science. Energy and Environmental Science. 10: 331–336. doi:10.1039/C6EE02888H. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2 September 2017. Diakses tanggal 15 March 2017.