Minggu, 01 Januari 2017

JENIS-JENIS BATERAI LITHIUM PADA KENDARAAN LISTRIK

JENIS-JENIS BATERAI LITHIUM PADA KENDARAAN LISTRIK

BERDASARKAN KLASIFIKASINYA


Baterai lithium adalah baterai yang menggunakan bahan dasar senyawa Lithium (Li) dalam reaksi. Kesempatan kali ini kita hanya akan terfokus pada baterai lithium ion pada kendaraan listrik. bukan lithium pada aplikasi laptop, HP, power bank ataupun alat lainnya. Karena pada aplikasi peralatan lain, kelebihan dan kelemahan tiap jenis baterai lithium tentu akan berbeda-beda. Baterai lithium dapat dibagi menjadi 4 klasifikasi. Yaitu berdasarkan bentuk cell nya, berdasar bentuk baterai pack nya, berdasar cairan kimia yang digunakan, dan berdasarkan fungsional aplikasinya.



JENIS BATERAI LITHIUM BERDASARKAN BENTUK CELL


1.    SIlinder cell

Silinder cell adalah baterai yang berbentu seperti tabung. Ada banyak sekali variasi ukuran, namun yang paling terkenal adalah ukuran 18650, 26650 dan 32650. Baterai silinder  cell memiliki kelebihan kuat dan kokoh karena telah dilindungi oleh casing nya. Baterai case ini lebih tahan dalam kerja pada suhu yang panas. Ketahanan terhadap guncangan juga sangat bagus, maka baterai ini sering familiar dipakai di kendaraan listrik.


macam macam ukuran silinder cell


Kelemahan model silinder cell adalah bobotnya yang berat, karena terdapat casing alumuinium foil yang membungkus tiap cell. Kelemahan yang ke 2 adalah dalam proses penyambungan wajib menggunakan spot welding. Sehingga proses replacement cell cukup sulit.



2.    Flat Cell

Jika kita melihat baterai HP model lama, tentu kita akan melihat baterai lithium model flat cell. Baterai ini sangat tidak cocok untuk kendaraan listrik. Selain karakternya yang tidak mampu mengeluarkan power yang besar, baterai ini juga tidak tahan guncangan dan tidak tahan panas.




3.    Softpack cell

Model ini cukup banyak digunakan di kendaraan listrik. model softpack cell pada umumnya memiliki aplikasi yang standar-standar saja. Sekitar 1C hingga 2C pemakaian. Tidak berani untuk amper yang sangat besar, dan tidak begitu kuat dengan panas tinggi karena tidak dilindungin case yang kokoh.



Kelebihan model ini adalah: bobotnya yang ringan, replacement mudah, dan dalam 1 single cell mempu berkapasitas besar hingga diatas 20Ah.




4.    Prismatic cell

Prismatic cell adalah penyempurnaan dari softpack case battery. Model prismatic cell bisa dikatakan model hard case. Penyempurnaan ini diperuntukan untuk keamanan baterai cell itu sendiri. Supaya lebih tahan guncangan, tahan terhadap panas tinggi, dan lebih anti exploded / Melembung.

Prismatic case


JENIS BATERAI LITIUM BERDASARKAN BENTUK BATERAI PACK


Klasifikasi ini lebih detail dapat dilihat pada link berikut:
jenis-jenis casing baterai yang sering dikenal

Berikut adalah macam macam casing baterai lithium yang paling umum.
1.    Bottle case. (casing berbentuk botol)

2.    Rear rack. ( casing yang ditaruh di boncengan)



3.    Frog. (baterai yang ditaruh di bawah sadle)

4.    Trapes. (model seperti botol namun lebih pipih)

5.    Baterai pack biasa. (model ini hanya berbentuk kotak packing saja)

baterai pack. atau baterai cell yang sudah di pack


contoh sepeda yang menggunakan baterai pack




JENIS BATERAI LITHIUM BERDASARKAN ZAT KIMIA


Struktur kimia baterai lithium

  1. LiMnO2 (Lithium Manganese Dioksida)

chemical ini dapat tersaji dalam bentuk lithium ion maupun lithium polimer. Jika electrolit berupa cairan maka sering kita kenal dengan istilah Lithium ion. Namun jika electrolit berupa film yaang terdiri dari gabungan zat monomer maka, Sering kita lebih kenal dengan istilah lithium polimer.  atau LIPO

Baterai jenis LIPO Bisa dikatakan bagus namun bisa juga dikatakan kurang bagus. Jika untuk aplikasi HP, laptop atau mainan remote control / robot. Golongan baterai ini sangat bagus. Merk terkenal golongan ini adalah TURNIGY, biasa digunakan untuk robot ataupun mobil remote control.



Namun jika digunakan untuk keperluan kendaraan listrik, baterai ini kurang bagus. Karena kapasitas mobil listrik tentu tidak sekecil aplikasi mainan ataupu smartphone. Ditambah lagi rata-rata case baterai LIPO dikemat dalam bentuk flat ataupun soft case, sehingga ketahanan terhadap panas beban, dan guncangan kendaraan listrik tidak bagus. Selain itu jumlah life cycle baterai LIPO kurang cocok untuk aplikasi kendaraan listrik dalam durasi pemakaian yang lama.


  1. LiCoO2 (Lithium Cobalt dioksida)

Baterai Li Cobalt umunya menggunakan electrolit cair sebagai hantaran electron. Jarang ditemui Li cobalt menggunakan electrolit film bentuk LIPO atau polimer. Golongan ini lumayan minim saat ini ditemui untuk kendaraan listrik, karena beberapa sumber mengatakan  bahwa lithum cobalt kurang aman dalam aplikasi kendaraan listrik. kelemahan baterai ini adalah berisiko tinggi terhadap kerusakan, riskan meledak / exploded. Sehingga cukup berbahaya untuk kapasitas diatas 5AH.



cobalt secara chemical berkolaborasi dengan Li dan Na


Kelebihan baterai ini adalah memiliki density power yang besar. Dalam ukuran dan bobot yang kecil mampu memiliki kapasitas yang besar. Nilai density mencapai 190Wh / kg. Karena berbahaya pada kapasitas besar, Sehingga baterai ini cocoknya dipakai untuk kapasitas kecil. Contoh device yang menggunakan baterai ini adalah: Drone Listrik, Camera Action, atau alat-alat yang dioprasikan tidak langsung oleh manusia. Sehingga alat yang dituntut dimensi kecil dan ringan cocok menggunakan baterai ini.
baterai SJ camp / Action camera

Nilai Density yang besar.
pada ukuran kecil mampu berkapasitas 3,7V 7000Mah



  1. Li-NiMnCo-O2 (Lithium Nikel Manganese Cobalt Dioksida)

NIkel sebelumnya banyak digunakan untuk baterai golongan NiCd dan NiMh. JIka berkolaborasi dengan lithium maka jadilah Lithium-nikel ini. Chemical ini biasanya dikemas dalam bentuk hibrid (gabungan antara polimer dan electrolit) yang membentuk sebuah gel. Sehingga Baterai golongan ini lebih dikenal dengan nama LITHIUM ION POLIMER GEL BATTERY pada dunia kendaraan listrik. 

Ya, baterai pada umumnya lithium ion paling banyak adalah menggunakan zat kimia ini. Teknologi kimia ini adalah paling aman. Sehingga beberapa pabrikan baterai lithium menggunakan zat kimia ini untuk beberapa aplikasi.

Samsung cell, menggunakan LiNiMnCoO2

Pengujian identifikasi senyawa pada MSDS SDI Samsung.
terdapat Nikel, Manganese, dan Cobalt



Aplikasi kendaraan listrik golongan baterai ini pada umumnya dikemas dalam bentuk case silinder, prismatic dan softpack. Secara kualitas juga bervariasi. Pabrik bisa membuat dengan kualitas super bagus, namun bisa juga dibuat dengan kualitas murah super jelek murahan. Kembali ke desain masing-masing.

LiNiMnCo banyak dikemas dalam berbagai kemasan


Selain Kelebihan cell kimia baterai ini adalah dapat disesuikan dengan model case ataupun peruntukan aplikasinya, Power kapasitas baterai ini dapat didesain oleh pabrik-pabrik sesuai kebutuhan kapasitas yang diharapkan. Ada yang hi drain, ada yang long life, ada juga yang large capacity.


battery dari Chilwee menggunakan perpaduan Lithium Nikel dan Lithium Manganese


  1. LiFePO4 (Lithium Ferro Phosphate)

Chemical Ferro Phospate (Lithium, Ferro, Pospor, Oksida)  menggunakan electrolit film polimer sebagai penghantar electron. Tidak ada electrolit cair untuk golongan Lifepo4, harus menggunakan electrolit polimer kering. 

Golongan lithium phosphate atau yang dikenal dalam dunia kendaraan listrik adalah LIFEPO4. Keunggulan baterai ini adalah dalam long life capacity. Sehingga LifepO4 dikenal dengan istilah baterai panjang umur. Jumlah lifecycle golongan ini lebih banyak hingga 25% dibandingkan golongan lainnya.

strucktur LifePo4


Golongan ini sama familiarnya dengan LiNiMnO2, sehingga cukup banyak pula pabrik-pabrik yang memproduksi Lifepo4 dalam berbagai kemasan cell. Silinder, Prismatic dan soft pack semuanya ada.



Kelemahan baterai LifePo4 saat ini adalah;. Secara harga masih satu tingkat lebih mahal diatas golongan lithium yang lainnya. Kelemahan yang ke 2 baterai lifepo4 hanya fokus profesional di karakter aplikasi longlife capacity saja. Jarang ditemui baterai Lifepo4 dengan karakter extra hi drain maupun large capacity mode yang bagus.


  1. Li4Ti5O12 (Tetralitihium Pentatitanate Oksida)

Jika Lifepo4 lebih fokus ke arah long life capacity, golongan ini lebih ke arah Hi drain capacity. Golongan ini juga ada model LiNiCoAlO2 (Lithium Nikel Cobalt Alumunium Oksida). Beberapa mobil listrik yang sudah produksi masal menggunakan baterai golongan ini. Contohnya adalah Mitshubishi M-iEV, lalu bisa dimungkinkan Tesla juga menggunakan baterai yang serupa dengan golongan ini.



Kelebihan Baterai golongan ini mampu bekerja keras hingga 30C rate tanpa mengalami penurunan perform/ kerusakan. Sedangkan kelemahan baterai ini adalah masih sangat minim seller-seller yang menjual baterai ini, sehingga di pasaran sulit dijumpai. BMS dan chargernya?. tentu lebih sulit didapat lagi.


initial voltage golongan ini biasanya 2,4V


JENIS BATERAI LITHIUM BERDASARKAN APLIKASI


1.    Long life Capacity

Definisi longlife capacity adalah baterai yang memiliki life cycle yang lama, memiliki masa usia pakai yang lama. Baterai LifePo4 tentu adalah juaranya dalam long life capacity. Maka tak heran beberapa pabrik LifepO4 membuat baterai untuk aplikasi solar panel.

Lifepo4 battery untuk Solar Pane


Namun golongan lithium polimer tentu memiliki varian sendiri yang berkarakter long life capacity. Contoh misal baterai untuk laptop, PC tablet dan smarphone yang kini telah menggunakan lithium polimer. Namun untuk kendaraan listrik Lipo kurang sesuai jika hanya dikemas dalam bentuk softcase.


Lipo yang tidak tahan arus discharger



Pada kendaraan listrik long life capacity cocoknya digunakan pada bentuk sepeda motor listrik, sepeda kayuh listrik yang sering dipakai setiap hari dan setiap hari sering kehabisan baterai. Dimana rutinitas setiap hari harus charging.

LifePo4 battery diuji pada motor listrik



Grafik pengujian baterai LifePO4

karakter baterai longlife capacity memiliki kurva grafik discharger yang linier lurus.
namun akan langsung turun dragtis ketika menjelas end off dishcharger

curva charging juga hampir sama linier datar. 
namun pada awal dan akhir terjadi lonjakan kurva  



Kelemahan baterai jenis long life capacity adalah tidak boleh dilakukan pengeluaran amper yang besar secara kontinyu. Jika baterai ini dipaksa mengeluarkan amper yang besar secara kontinyu, maka kapasitas baterai ini akan berkurang. Pada pengujian di bogipower electric, baterai LifePO4 48V 50Ah mengalami penurunan kapasitas menjadi 45Ah karena dalam pemakaian konstan 1C. Jika dalam 3C maka kapasitas akan lebih kecil lagi.

2.    Large Capacity

Large capacity atau kapasitas yang besar. Golongan lithium ion adalah yang terbaik pada alikasi ini. Casing softpack dan prismatic yang paling banyak dijumpai pada baterai karakter large capacity. Baterai untuk aplikasi ini pada umumnya memiliki nilai Ah yang lebih besar dibandingkan nilai Ah yang tertulis pada name tag baterai.



Aplikasi umumnya baterai ini pada kendaraan listrik cukup banyak. Dari sepeda kayuh listrik, motor listrik, mobil golf listrik hingga mobil city car listrik banyak menggunakan baterai karakter large capacity. Selain untuk kendaraan listrik baterai ini cocok digunakan untuk aplikasi UPS dan large power bank.



grafik pengujian large capacity model cendurung stabil linier turun
grafik ini cenderung mirip dengan baterai SLA


Kelemahan baterai large capacity adalah: tidak boleh mengeluarkan amper yang sangat besar, diatas 3C atau 3X kapasitasnya. Jika baterai ini dipaksa mengeluarkan amper yang besar maka life cycle akan menurun.

3.    Hi Drain / Hi Discharger Current

Adalah jenis baterai yang digunakan untuk mengeluarkan energy yang besar. Power rate baterai ini bisa tahan kontinyu lebih dari 5C atau 5X kapasitas baterai nya. Untuk aplikasi kendaraan listrik, Secara jenis kimia tentu Lithium Titanate yang paling bagus untuk karakter ini. Namun yang ada di pasaran saat ini adalah LiNiMnO2 lah yang lebih banyak dijumpai untuk kendaraan listrik.


Samsung 22P dan 25R adalah baterai hi drain capacity


Samsung 22P dan 25R adalah baterai dengan karakter Hi drain capacity. Baterai ini mampu bekerjar diatas 5C rate kontinyu tanpa mengalami kerusakan. Baterai ini cocoknya untuk aplikasi kendaraan listrik balap, mobil listrik, atau kendaraan listrik yang jarang dipakai namun sekali dipakai untuk keperluan kencang. Atau kendaraan listrik yang dipakai di medan pegunungan yang jalannya banyak tanjakan.


karakter grafik kurva hi drain battery.
linier kemiringan turun, namun  di akhir dishcharge akan langsung menurun dragtis.  



Kelemahan baterai jenis ini adalah jumlah life cycle tidak sebanyak baterai large capacity ataupun long life capacity. Selain itu kelemahan baterai-baterai hi drain memiliki initial voltage yang sedikit kecil kecil daripada lithium ion yang large capacity.



SEMOGA BERMANFAAT


0 comments:

Poskan Komentar