HometeknologiKenali Jenis-jenis Baterai di Era Listrik Kini
Skema sederhana baterai lithium ion biasa (Foto: courtesy flashbattery tech for BATUKITA.com)
BATUKITA.COM-Kota Batu - Baterai adalah penyimpan energi listrik beragam perangkat zaman kini dan nanti. Seperti diketahui, listrik adalah energi masa depan yang bakal menghapus penggunaan energi fosil.Saat ini banyak jenis baterai yang telah diciptakan dan ilmuwan terus melakukan inovasi untuk menciptakan baterai paling ideal. Dengan mengenal dan memahami baterai dengan baik, akan mengetahui fungsi, cara penggunaannya dan perawatannya. Tentu agar awet dan memberikan performa terbaik.Hampir semua barang elektronik yang kita gunakan saat ini pasti menggunakan baterai sebagai penyimpan listrik. Misalnya jam tangan, handphone, alat monitoring kesehatan, remote, laptop, semua menggunakan baterai .Untuk moda transportasi ke depan, semua sepeda motor dan mobil listrik menggunakan baterai sebagai penyimpan energinya. Bahkan, truk, pesawat, kapal laut pun akan menggunakan listrik sebagai tenaga penggeraknya melalui baterai. Karena baterai menjadi sparepart (onderdil) primer perangkat manusia nantinya, ada baiknya mulai mengenal jenis-jenis baterai.Secara garis besar berdasarkan bahan kimianya, baterai dibagi dalam dua kategori utama, yaitu baterai primer (Primary Batteries) dan baterai sekunder (Secondary Batteries). Masing-masing kategori terdiri dari beragam jenis. Berikut jenis-jenis baterai berdasarkan bahan kimia penyusunnya:Jenis ini disebut juga baterai sekali pakai atau single-use battery. Baterai jenis primer ini berarti setelah habis arus listriknya, baterai tak dapat diisi ulang energi listrik lagi (dicas). Baterai harus dibuang di tempat yang aman. Baterai ini biasanya punya voltase 1,5 Volt, utamanya baterai yang bentuknya silinder. Meski ada yang 6 Volt dan 9 Volt dengan baterai berbentuk kotak. Untuk ukuran volume baterai silinder, ada empat. Yakni sangat kecil (AAA), kecil (AA), medium (C) dan besar (D).Battery Carbon Zinc ini sering disebut sebagai baterai heavy duty. Terminal positifnya adalah batang carbon (sejenis arang) yang dibungkus oleh lapisan zink yang menjadi kutub negatif. Baterai jenis ini merupakan baterai primer yang paling dikenal masyarakat sejak dahulu. Harga baterai ini paling murah. Baterai carbon zinc banyak digunakan dalam rumah tangga seperti pada jam dinding dan remote control.Baterai alkaline punya nama kimia antara lain baterai zinc-alkaline manganese dioxide. Ada pula alkaline yang unsur manganese dioxide-nya diganti potasium hydroxide.Baterai jenis ini memiliki daya yang lebih besar dan umur simpan daya yang lebih lama dari baterai carbon zink.Baterai Lithium Cells memiliki kinerja yang jauh lebih baik melampaui baterai elektrolit konvensional. Umur simpannya bisa lebih dari 10 tahun dan tetap bekerja dengan baik pada suhu yang sangat rendah. Baterai Lithium umumnya sebesar uang coin (coin batteries atau button batteries). Misalnya untuk jam tangan atau baterai memori pada komputer. Ada pula yang berukuran AA. Keterbatasan ukuran itu karena pertimbangan keselamatan dan keamanan ketika digunakan masyarakat umum. Sebenarnya ada juga ukuran yang lebih besar, namun penggunaannya hanya terbatas pada kepentingan militer.Baterai silver oxide memiliki kepadatan energi sangat tinggi tetapi harganya mahal. Itu karena terbuat dari bahan silver (perak). Karena bahannya mahal, ukurannya sangat kecil, biasanya sebesar kancing baju. Penggunaannya biasanya pada jam tangan, kalkulator.Baterai zinc air cells menjadi standar yang digunakan pada alat bantu dengar. Memiliki waktu pakai yang sangat lama karena hanya memiliki material anoda saja, sedangkan katodanya memanfaatkan udara di sekitarnya.
Jenis ini disebut juga baterai yang dapat dicas ulang (rechargeable batteries) jika telah habis arus listriknya.Baterai lead acid (asam timbal) lebih dikenal dengan nama aki. Sangat populer di seluruh dunia. Baterai jenis ini punya daya tahan tinggi dan sangat ekonomis. Namun karena bobotnya, baterai ini tidak memungkinkan digunakan pada barang elektronik yang portable. Bahan timbal (lead) merupakan racun dan bersifat karsinogen. Karenanya harus didaur ulang dengan baik. Proses daur ulang baterai lead acid merupakan proses daur ulang paling sukses di dunia. Saat ini 93 persen baterai lead acid telah didaur ulang dan dipergunakan untuk memroduksi baterai lead acid yang baru.Merupakan baterai alkaline yang paling murah yang dapat dicas ulang. Jenis ini memiliki umur simpan yang sedang dan cocok untuk penggunaan yang umum / moderat. Di antara baterai yang dapat dicas ulang, jenis baterai ini merupakan jenis yang paling rendah siklus pengecasan ulangnya, sekitar 25 kali atau lebih. Baterai Ni-Cd merupakan baterai cas ulang yang handal dan mempunyai daya relatif tinggi. Baterai ini dapat digunakan dalam rentang temperatur yang luas. Baterai ini tersusun dari nickel oxide hydroxide dan metallic cadmium.Kekurangannya baterai jenis ini memiliki waktu pakai yang rendah (lebih sering dicas). Arus listrik setelah dicas penuh akan berkurang 30% per bulan jika tidak dipergunakan. Baterai jenis ini memiliki kandungan racun (toxic) 15%, karsinogenic cadmium, (zat yang dapat menyebabkan kanker). Untuk itu harus di-recycle dan tidak dibuang sembarang tempat. Penggunaan dan penjualan Baterai Ni-Cd dalam perangkat portabel konsumen telah dilarang oleh EU (European Union) berdasarkan peraturan “Directive 2006/66/EC” atau dikenal dengan “Battery Directive”.Baterai jenis ini walaupun berbahaya tetap banyak digunakan terutama pada alat-alat pertukangan.Baterai Ni-MH 30 persen lebih banyak kapasitasnya dibanding baterai Ni-Cd pada tegangan yang sama. Cycle life ( jumlah cas ulang setelah pemakaian) lebih tinggi dan memiliki kemampuan pada beban arus yang lebih tinggi. Self-discharge atau arus berkurang selama penyimpanan rata-rata 40% per bulan. Baterai Ni-MH tidak mengandung racun cadmium, tapi tetap mengandung zat karsinogen, soperti nickel-oxides dan cobalt.Baterai lithium ion merupakan terobosan baru dalam dunia baterai rechargeable. Beratnya lebih ringan 30% namun kapasitasnya lebih banyak 30% dibanding baterai Ni-MH. Self-discharge-nya per bulan rendah. Baterai lithium ion mengisi daya lebih cepat, bertahan lebih lama, dan memiliki kepadatan daya lebih tinggi, kekuatan baterai lebih lama dalam kemasan yang lebih ringan.
Namun, jika terkena panas berlebih, baterai akan rusak bahkan dapat terbakar atau meledak.
Skema perbedaan baterai lithium ion biasa dan lithum solid state (Foto: courtesy flashbattery tech for BATUKITA.com)
Tidak mengandung racun cadmium tetapi tetap mengandung zat karsinogen seperti cobalt oxides dan nickel oxides. Baterai jenis ini banyak digunakan pada laptop, handphone, kamera DLSR. Juga pada kendaraan listrik. Baterai ini diisi menggunakan charger khusus bawaan saat membeli baterai atau peralatan elektronik.Baterai solid state adalah baterai yang menggunakan material kimia padat. Baik katoda, anoda maupun elektrolitnya. Sehingga kepadatan energinya bisa lebih tinggi dengan bobot ringan. Salah satu jenis baterai solid state adalah yang menggunakan material lithium (lithium solid state).Baterai lithium solid state tidak mengandung senyawa lithium dalam bentuk cair (gel+membran), seperti baterai lithium ion biasa. Melainkan mengandung elektroda lithium padat yang dapat menampung energi hingga dua kali lipat lebih banyak.Baterai solid state ini diklaim dapat menampung lebih dari 1.000 Wh per satu liter volume. Sebagai perbandingan, baterai lithium ion tradisional dengan kualitas terbaik pun hanya mampu menampung hingga 620 Wh per liternya.Tidak hanya itu, wujud padat baterai solid state juga diyakini lebih ramah lingkungan ketimbang baterai lithium ion cair. Tidak ada kebocoran elektrolit sehingga terhindar dari kebakaran dan ledakan. Lalu menghindari pelarian termal, dan menghindari materail dendrit.Ongkos produksi yang diperlukan untuk baterai solid state juga lebih kecil.Baca pula: Pabrik Baterai Mobil Listrik Korea Dibangun di Karawang
Demikian beberapa jenis baterai yang umum digunakan sekarang ini. Masih banyak potensi pengembangan baterai di masa mendatang. Ditunggu...(*)
John
Baterai mobil listrik merupakan salah satu komponen terpenting dalam sebuah sistem mobil. Pada mobil listrik atau Battery Electric Vehicle (BEV), baterai adalah satu-satunya "sumber kehidupan" sebab hanya energi listrik yang tersimpan di baterai yang menjadi satu-satunya sumber energi penggerak mobil listrik.
Jenis baterai mobil listrik sendiri tergantung pada sistem mobil. Baterai mobil listrik terpopuler dan paling banyak digunakan adalah lithium-ion. Nah, di artikel ini Anda akan mendapatkan informasi tentang berbagai jenis baterai mobil listrik dan karakteristiknya. Yuk, simak!
Lithium-ion (Li-ion)
Jenis baterai mobil listrik yang paling banyak dipakai adalah baterai lithium-ion. Baterai ini mungkin sudah tidak asing lagi karena juga banyak digunakan pada peralatan elektronik portabel seperti handphone dan laptop. Bedanya, dibanding peralatan elektronik portabel lain, skala kapasitas fisik dan ukuran Li-ion pada mobil listrik jauh lebih besar.
Baterai Li-ion memiliki rasio daya terhadap berat yang sangat tinggi. Baterai ini memiliki efisiensi energi yang tinggi dengan performa pada suhu tinggi yang juga bagus. Baterai Li-ion juga mempunyai rasio energi yang lebih besar per berat.
Baterai lithium-ion mengisi daya lebih cepat, bertahan lebih lama, dan memiliki kepadatan daya lebih tinggi untuk kekuatan baterai lebih lama dalam kemasan yang lebih ringan. Semakin kecil bobot baterai, semakin jauh jarak yang bisa ditempuh mobil listrik dalam sekali pengisian daya saja. Selain itu, juga tidak mengandung zat-zat berbahaya untuk manusia.
Baterai ini juga memiliki tingkat “self-discharge” yang rendah, sehingga lebih baik daripada baterai lainnya dalam mempertahankan kemampuannya untuk menahan muatan penuh. Selain itu, sebagian besar baterai Li-ion juga dapat didaur ulang, menjadikannya pilihan yang tepat bagi Anda yang tertarik dengan mobil listrik ramah lingkungan. Mobil BEV dan PHEV adalah jenis mobil listrik yang paling banyak menggunakan baterai jenis ini. Selain itu, Nissan Kicks e-Power juga menggunakan baterai lithium-ion.
Nickel-metal hydride (NiMH)
Perbedaan paling jelas antara baterai Li-ion dan NiMH adalah bahan yang digunakan untuk menyimpan dayanya. Baterai lithium-ion terbuat dari karbon dan lithium yang sangat reaktif yang dapat menyimpan banyak energi. Sedangkan, baterai NiMH menggunakan hidrogen untuk menyimpan energi, dengan nikel dan logam lain (seperti titanium) menjaga tutup ion hidrogen.
Baterai NiMH lebih banyak digunakan oleh kendaraan listrik hibrida (HEV). Baterai mobil listrik jenis ini tidak mendapatkan tenaga dari luar. Pengisian ulang baterai ini tergantung pada kecepatan mesin, roda, dan pengereman regeneratif.
Kelebihan utama baterai Ni-MH memiliki siklus hidup atau usia pakai yang lebih lama daripada baterai lithium-ion. Selain itu, baterai Ni-MH juga relatif lebih mudah didaur ulang karena hanya mengandung sedikit bahan yang beracun terhadap lingkungan.
Minus terbesar dari baterai NiMH adalah harganya relatif lebih mahal, tingkat self-discharge yang tinggi, dan menghasilkan panas signifikan.
Kekurangan tersebut membuat NiMH kurang efektif sebagai baterai untuk mobil listrik yang baterainya harus bisa diisi ulang dari luar sistem, seperti dari jaringan PLN. Itulah mengapa baterai mobil listrik satu ini paling banyak diaplikasikan pada mobil hybrid.
Lead-acid
Baterai SLA (lead-acid) adalah baterai isi ulang tertua. Dibandingkan dengan baterai lithium dan NiMH, baterai ini memang tidak punya kapasitas yang bersaing dan jauh lebih berat, namun harganya relatif murah dan aman. Saat ini ada baterai mobil listrik SLA berkapasitas besar yang sedang dikembangkan, namun sekarang baterai SLA hanya digunakan oleh kendaraan komersial sebagai sistem penyimpanan sekunder.
Solid-state
Baterai solid-state, seperti namanya, menghilangkan elektrolit cair berat yang hidup di dalam baterai lithium-ion. Penggantinya adalah elektrolit padat yang bisa berupa gelas, keramik, atau bahan lainnya. Struktur keseluruhan baterai solid-state sangat mirip dengan baterai lithium-ion tradisional, namun tanpa cairan baterai bisa jauh lebih padat dan kompak. Baterai solid-state mengeluarkan energi dan mengisi ulang dengan cara yang mirip dengan lithium-ion tradisional.
Baterai solid-state bukanlah hal baru, namun penggunaannya dalam industri mobil memang baru-baru ini saja. Baterai jenis ini telah digunakan selama bertahun-tahun pada perangkat kecil seperti alat pacu jantung, perangkat yang dapat dikenakan, dan RFID. Harapan tentang kemampuan baterai solid-state untuk meningkatkan kendaraan listrik pun sangat tinggi.
Penggunaan elektrolit padat dapat menghemat kapasitas karena jejaknya lebih kecil daripada cairan tradisional. Pada kapasitas yang sama yang dibutuhkan baterai lithium-ion untuk kendaraan, baterai solid-state memiliki kapasitas antara dua dan 10 kali lipat lebih besar.
Nickel-cadmium
Akumulator “Ni-Cd” memiliki banyak keunggulan, seperti kepadatan penyimpanan yang signifikan dan masa pakai sekitar 500 hingga 1.000 siklus pengisian daya. Namun, baterai ini memiliki bobot yang cukup berat serta sangat rentan terhadap efek memori, sebuah fenomena fisik berupa penurunan kinerja baterai jika mengalami siklus "pengosongan" sebagian. Digunakan untuk produksi kendaraan listrik di tahun 90-an, baterai Ni-Cd sekarang dilarang karena toksisitas kadmium.
Ultracapacitor
Baterai ultracapacitor berbeda dengan baterai elektrokimia lainnya karena baterai mobil listrik jenis ini justru menyimpan cairan terpolarisasi antara elektroda dan elektrolit. Dengan meningkatnya luas permukaan cairan, kapasitas penyimpanan energi juga meningkat.
Seperti baterai SLA, baterai ultracapacitor sangat cocok sebagai perangkat penyimpanan sekunder pada kendaraan listrik karena membantu baterai elektrokimia meningkatkan tingkat bebannya. Selain itu, ultracapacitor juga dapat memberikan tenaga ekstra untuk kendaraan listrik selama akselerasi dan pengereman regeneratif.
Itulah informasi tentang jenis dan karakteristik baterai mobil listrik yang penting untuk Anda ketahui. Semoga bermanfaat!