Semua yang ingin Anda ketahui tentang baterai kendaraan listrik

Kecepatan, jarak tempuh, torsi, dan semua parameter penting dari sebuah mobil listrik hanya bergantung pada spesifikasi motor dan paket baterai yang digunakan di dalam mobil. Meskipun menggunakan motor yang bertenaga bukanlah masalah besar, masalahnya terletak pada perancangan Paket Baterai yang dapat menjadi sumber arus yang cukup untuk motor untuk waktu yang lama tanpa menurunkan masa pakainya. Untuk mengatasi tegangan dan permintaan arus pabrikan EV harus menggabungkan ratusan bahkan ribuan sel untuk membentuk Paket Baterai untuk satu mobil. Sebagai gambaran, Tesla model S memiliki sekitar 7.104 sel dan daun Nissan memiliki sekitar 600 sel. Jumlah yang besar ini serta sifat sel Lithium yang tidak stabil membuat desain Battery Pack untuk Mobil Listrik menjadi sulit. Dalam artikel ini, mari kita jelajahi bagaimana Paket Baterai Kendaraan Listrik dirancang untuk EVdan apa saja parameter penting yang terkait dengan baterai yang harus dijaga.

Apa yang ada di dalam Paket Baterai Kendaraan Listrik?

Jika Anda telah membaca artikel Pengantar Kendaraan Listrik, Anda pasti sudah menjawab pertanyaannya sekarang. Untuk orang-orang yang baru izinkan saya memberikan topi ulang cepat. Gambar di bawah ini menunjukkan kemasan baterai Nissan Leaf sedang dirobek ke tingkat sel dari Kemasannya.

Mobil listrik modern menggunakan baterai Lithium untuk menyalakan mobil mereka karena beberapa alasan jelas yang akan kita bahas nanti di artikel ini. Tapi, baterai Lithium ini hanya memiliki sekitar 3,7V per sel sedangkan Mobil EV membutuhkan sekitar 300V. Untuk mencapai tegangan tinggi dan Peringkat Ah sel Lithium digabungkan dalam kombinasi seri dan paralel untuk membentuk modul dan modul ini bersama dengan beberapa sirkuit perlindungan (BMS) dan sistem pendingin disusun dalam casing mekanis yang secara kolektif disebut sebagai Paket Baterai seperti yang ditunjukkan di atas.

Jenis Baterai

Sementara kebanyakan mobil menggunakan Baterai Lithium, kami tidak hanya terbatas pada itu. Ada banyak jenis bahan kimia baterai yang tersedia. Secara garis besar baterai dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis.

Baterai Primer: Ini adalah baterai yang tidak dapat diisi ulang. Artinya dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik dan bukan sebaliknya. Contohnya adalah penggunaan baterai Alkaline (AA, AAA) untuk mainan dan remote control.

Baterai Sekunder: Ini adalah baterai yang kami minati untuk kendaraan listrik. Ini dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik untuk menyalakan EV dan juga dapat mengubah energi listrik menjadi energi kimia lagi selama proses pengisian. Baterai ini biasanya digunakan di ponsel, EV, dan sebagian besar elektronik portabel lainnya.

Baterai Cadangan: Ini adalah jenis baterai khusus yang digunakan dalam aplikasi yang sangat unik. Seperti namanya, baterai disimpan sebagai cadangan (standby) untuk sebagian besar masa pakainya dan karenanya memiliki tingkat pelepasan sendiri yang sangat rendah. Contohnya adalah baterai pelampung.

Kimia Dasar Baterai

Seperti yang diceritakan sebelumnya, ada banyak bahan kimia berbeda yang tersedia untuk baterai. Setiap chemistry memiliki pro dan kontra tersendiri. Tetapi terlepas dari jenis kimianya, ada beberapa hal yang umum untuk semua baterai, mari kita lihat tanpa terlalu memahami kimianya.

Ada tiga lapisan utama dalam baterai yaitu Katoda, Anoda dan Pemisah. Katoda adalah lapisan positif baterai dan anoda adalah lapisan negatif baterai. Ketika beban dihubungkan ke terminal baterai, arus (elektron) mengalir dari Anoda ke Katoda. Demikian pula ketika pengisi daya dihubungkan ke terminal baterai maka aliran elektronnya dibalik yaitu dari Katoda ke Anoda seperti terlihat pada gambar di atas.

Agar baterai dapat bekerja, reaksi kimia yang disebut Reaksi Pengurangan Oksidasi harus dilakukan. Kadang juga disebut Reaksi Redoks. Reaksi ini terjadi antara Anoda dan Katoda baterai melalui elektrolit (separator). Sisi Anoda baterai akan bersedia mendapatkan elektron dan karenanya reaksi Oksidasi akan terjadi dan sisi Katoda baterai akan bersedia melepaskan elektron dan karenanya akan terjadi Reaksi Reduksi. Karena ion reaksi ini ditransfer dari Katoda ke sisi Anoda baterai melalui pemisah. Akibatnya akan lebih banyak ion yang terkumpul di Anoda. Untuk menetralkan anoda ini harus mendorong elektron dari sisinya ke Katoda.

Tetapi Separator hanya memungkinkan aliran ion melewatinya dan memblokir setiap pergerakan elektron dari Anoda ke Katoda. Jadi satu-satunya cara baterai dapat mentransfer elektron adalah melalui terminal luarnya, inilah mengapa ketika kita menghubungkan beban ke terminal baterai kita mendapatkan arus (elektron) yang mengalir.

Dasar-dasar Kimia Baterai Lithium

Karena kita akan membahas tentang baterai lithium karena mereka adalah baterai yang paling disukai untuk EV, mari kita gali lebih dalam tentang kimianya. Baterai Lithium ada banyak jenis lagi, Lithium nickel cobalt Aluminium (NCA), Lithium-nickel manganese cobalt (NMC), Lithium-manganese Spinel (LMO), Lithium Titanate (LTO), Lithium-iron Phosphate (LFP) paling banyak yang umum. Sekali lagi setiap kimia memiliki ciri khasnya masing-masing yang digambarkan dengan rapi pada gambar di bawah ini oleh grup Boston Consulting.

Dari semua ini, Aluminium Cobalt Nikel Lithium adalah yang paling banyak digunakan karena biayanya yang rendah. Kita akan membahas lebih banyak parameter ini nanti di artikel ini. Tetapi satu hal umum yang dapat Anda perhatikan di sini adalah bahwa Lithium ada di semua baterai. Ini terutama karena konfigurasi elektron Litium. Atom logam Lithium netral ditunjukkan di bawah ini.

Ia memiliki nomor atom tiga yang berarti tiga elektron akan berada di sekitar nuklease dan kulit terluar hanya memiliki satu elektron valensi. Selama reaksi elektron kelambu ini ditarik keluar sehingga memberi kita satu elektron dan ion litium dengan dua elektron membentuk ion litium. Seperti dibahas sebelumnya, elektron akan mengalir sebagai arus melalui terminal luar baterai dan ion litium akan mengalir melalui elektrolit (pemisah) selama reaksi redoks.

Dasar-dasar Baterai Kendaraan Listrik

Sekarang kita tahu cara kerja baterai dan cara penggunaannya dalam Kendaraan Listrik, tetapi untuk melanjutkan dari sini kita perlu memahami beberapa terminologi dasar yang umum digunakan saat merancang unit baterai. Mari kita bahas…

Peringkat Tegangan: Dua peringkat yang sangat umum yang dapat Anda temukan untuk ditandai pada baterai adalah peringkat tegangan dan Peringkat Ah. Baterai asam timbal umumnya 12V dan baterai lithium 3,7V. Ini disebut tegangan nominal baterai. Ini tidak berarti baterai akan menyediakan 3,7V di seluruh terminalnya sepanjang waktu. Nilai voltase akan berbeda-beda berdasarkan kapasitas baterai. Kami akan membahas