Dalam dua dekade terakhir, baterai lithium-ion telah banyak digunakan pada perangkat portabel seperti ponsel, laptop, dan catu daya portabel karena kinerjanya yang luar biasa. Mereka disukai karena kepadatan energinya yang tinggi, siklus hidup yang panjang, efek memori minimal, dan desain bentuk yang dapat dikontrol, dan perannya dalam kehidupan manusia sangatlah penting.
Tak hanya itu, dalam lima tahun terakhir, baterai lithium-ion juga diakui sebagai sumber tenaga terbaik untuk kendaraan listrik hybrid (HEV), kendaraan listrik hybrid plug-in, dan kendaraan listrik. Namun, selain memberikan kemudahan, baterai lithium-ion juga membawa beberapa potensi bahaya, dan kecelakaan akibat pembakaran dan ledakan terkadang terjadi.
Seiring dengan semakin pentingnya peran baterai lithium-ion dalam kehidupan masyarakat, kinerja keselamatannya semakin menarik perhatian. Di sini kita akan membahas mengapa baterai litium-ion terus menjadi salah satu sumber energi paling andal dan apa yang dilakukan untuk memastikan baterai tetap aman.
Daftar Isi
Mengapa baterai lithium-ion merupakan bagian integral dari kehidupan kita sehari-hari
Masalah keamanan baterai lithium-ion
Indeks evaluasi kinerja keamanan baterai lithium-ion
Strategi peningkatan keamanan baterai lithium-ion
Rekomendasi penggunaan dan pemeliharaan baterai
Mengapa baterai lithium-ion merupakan bagian integral dari kehidupan kita sehari-hari
Sejak akhir abad ke-19 hingga awal abad ke-20, seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kebutuhan akan perkembangan industri, energi listrik telah menjadi sumber energi yang sangat diperlukan bagi manusia. Kami telah lama mencari dan mengembangkan perangkat yang dapat menyimpan energi listrik secara efisien, mencoba kapasitor, penyimpanan energi udara terkompresi, penyimpanan energi udara cair, dll., dan akhirnya memilih baterai kimia.
Baterai kimia paling awal dapat ditelusuri kembali ke baterai timbal-asam pada abad ke-19. Kemudian, setelah 200 tahun pengembangan berkelanjutan, lahirlah baterai lithium-ion. Karena kepadatan energinya yang tinggi, siklus hidup yang tinggi, polusi lingkungan yang rendah, dan faktor lainnya, baterai lithium-ion dengan cepat menjadi baterai yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.
Baterai litium-ion kini digunakan di berbagai bidang, terutama di bidang energi, komunikasi, penelitian ilmiah, dirgantara, dan industri baru. Menurut statistik, pada tahun 2016, kapasitas pasar baterai litium-ion Tiongkok adalah 65.4GWh, dan selama lima tahun berikutnya, tumbuh mencapai 324.0GWh pada tahun 2021. Antara tahun 2016 dan 2020, pangsa pasar global perusahaan baterai litium Tiongkok meningkat dari 50 % hingga 73%. Kemudian karena dampak epidemi turun hingga 70%.
Masalah keamanan baterai lithium-ion
Bahaya dalam proses produksi
Litium memiliki sifat kimia yang sangat aktif, sehingga dalam proses produksinya, bahan elektroda dan elektrolit baterai litium-ion meningkat seiring suhu internal, sehingga menimbulkan bahaya keselamatan. Sebaliknya penggunaan sistem elektrolit, karena tegangan penguraian pelarut organik yang rendah, mudah teroksidasi sehingga menyebabkan baterai terbakar atau bahkan meledak jika terjadi kebocoran. Selain itu, struktur bahan elektroda dan pilihan diafragma atau elektrolit, dll., dapat menimbulkan masalah keselamatan tambahan.
Risiko keamanan saat digunakan
Selama penggunaan, baterai lithium-ion juga menimbulkan risiko keselamatan. Misalnya, pengisian dan pengosongan baterai yang berlebihan selama penggunaan dapat merusak struktur internal baterai, menyebabkan kebocoran baterai, kebakaran, dan masalah lainnya. Namun, dengan perbaikan berkelanjutan dan kematangan teknologi sistem manajemen baterai (BMS), hal ini menjadi tidak mungkin terjadi. Selain itu, jika baterai litium-ion terjepit, tertusuk, atau terbentur, struktur internal baterai dapat rusak, sehingga mengakibatkan masalah serupa.
Risiko keselamatan selama daur ulang
Dengan penerapan baterai lithium-ion dalam skala besar, jumlah baterai yang sudah pensiun juga meningkat dari tahun ke tahun. Selama proses daur ulang baterai yang dinonaktifkan, zat beracun seperti kobalt dan nikel dapat bocor dari baterai, sehingga menimbulkan ancaman terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Jika struktur internal baterai rusak atau sisa energi listrik terlepas, kemungkinan terjadinya kebakaran juga semakin besar.
Indeks evaluasi kinerja keamanan baterai lithium-ion
Di bawah ini, kita akan melihat indeks evaluasi keamanan baterai lithium-ion untuk lebih memahami apa yang ditunjukkan oleh berbagai peringkat:
IEC62133 adalah standar uji keamanan untuk baterai dan baterai litium-ion, serta persyaratan keselamatan untuk pengujian baterai sekunder dan baterai yang mengandung elektrolit basa atau non-asam. Ini digunakan untuk menguji LiB yang digunakan dalam elektronik portabel dan aplikasi lainnya. IEC62133 mengatasi bahaya kimia dan listrik serta masalah mekanis seperti getaran dan guncangan yang dapat menimbulkan ancaman bagi konsumen dan lingkungan.
PBB/DOT38.3 (juga dikenal sebagai uji T1-T8 dan UNST/SG/AC.10/11/Rev.5) mencakup semua uji keselamatan transportasi untuk LIB, baterai logam litium, dan baterai secara umum. Standar pengujian terdiri dari delapan pengujian (T1-T8), semuanya berfokus pada bahaya transportasi tertentu. UN/DOT38.3 adalah standar sertifikasi mandiri yang tidak memerlukan pengujian pihak ketiga yang independen, namun penggunaan laboratorium pengujian pihak ketiga adalah hal yang umum untuk mengurangi risiko litigasi jika terjadi kecelakaan.
IEC62619 mencakup standar keselamatan untuk baterai litium sekunder dan kemasan baterai serta menetapkan persyaratan penerapan keselamatan untuk LIB dalam elektronik dan aplikasi industri lainnya. Persyaratan pengujian standar IEC62619 cocok untuk aplikasi stasioner dan dinamis. Aplikasi stasioner meliputi telekomunikasi, pasokan listrik tak terputus (UPS), sistem penyimpanan energi listrik, saklar utilitas, pasokan listrik darurat, dan aplikasi serupa. Aplikasi tenaga listrik mencakup forklift, kereta golf, kendaraan berpemandu otomatis (AGV), kereta api, dan kapal, dan tidak termasuk kendaraan jalan raya.
UL1642 adalah standar UL untuk keamanan baterai litium, yang menetapkan persyaratan standar untuk baterai litium primer dan sekunder yang digunakan sebagai sumber daya pada produk elektronik. Cakupan teknis mencakup baterai lithium yang digunakan oleh teknisi profesional serta yang digunakan oleh pengguna biasa. Baterai litium yang digunakan oleh teknisi profesional harus mengandung 5 gram atau kurang logam litium per unit baterai, sedangkan kandungan dalam baterai untuk penggunaan konsumen tidak boleh melebihi 1 gram. Baterai yang melebihi standar ini memerlukan pemeriksaan dan pengujian lebih lanjut untuk menentukan apakah baterai dapat digunakan sesuai peruntukannya. UL1642 tidak menanggung risiko keracunan akibat tertelannya baterai litium, atau paparan logam litium akibat kerusakan atau pemotongan baterai.
UL2580 merupakan standar keamanan baterai UL untuk kendaraan listrik dan terdiri dari sejumlah pengujian, antara lain: hubungan arus pendek baterai arus tinggi, tekanan baterai, dan tekanan sel baterai (vertikal)
Strategi peningkatan keamanan baterai lithium-ion
Baterai litium-ion banyak digunakan pada kendaraan listrik, sistem penyimpanan energi, barang elektronik konsumen, dan produk lainnya, dan keamanannya berhubungan langsung dengan kehidupan manusia. Kecelakaan baterai, seperti yang disebabkan oleh pelepasan panas, ledakan, dll., dapat mengakibatkan korban jiwa yang serius dan kerugian harta benda.
Beberapa perkembangan terkini terkait keamanan baterai lithium-ion antara lain:
Perkembangan teknologi baru
Pengenalan teknologi keselamatan baru, seperti strip canai dingin berlapis nikel elektrolitik Ecovolta yang terbuat dari konektor baterai, yang secara otomatis memutuskan sambungan baterai yang rusak dari sisa baterai ketika terjadi masalah, membantu menghindari kecelakaan. Selain itu, desain struktural kemasan baterai terus ditingkatkan melalui bahan yang lebih kuat dan teknologi pengemasan berkekuatan tinggi untuk membantu baterai tahan terhadap guncangan eksternal.
Mengoptimalkan sistem manajemen baterai (BMS), memperkuat pemantauan status baterai secara real-time, mendeteksi dan menangani anomali secara tepat waktu. Selain itu, bahan baterai yang lebih aman terus dikembangkan dan diterapkan, seperti peningkatan komposisi pada elektroda positif, elektroda negatif, dan elektrolit sehingga dapat mengurangi risiko pelepasan panas.
Strategi lain melibatkan optimalisasi desain baterai, seperti penggunaan elektroda film tipis, anoda silikon, dan teknologi baru lainnya untuk meningkatkan stabilitas termal baterai. Meningkatkan perangkat perlindungan baterai, seperti menambahkan bahan tahan api antara elektroda positif dan negatif, diafragma tahan ledakan, dll., juga membantu mengurangi dampak korsleting dan pelepasan panas.
Penelitian ilmiah
Secara umum, sebagian besar baterai litium-ion terdiri dari membran poliolefin, elektrolit organik cair (termasuk vinil karbonat, dietil karbonat, dan dimetil karbonat), garam litium, serta elektroda positif dan negatif. Stabilitas termal yang rendah dan sifat mudah terbakar pada diafragma dan elektrolit umumnya dianggap sebagai alasan utama pembakaran dan ledakan baterai lithium-ion. Oleh karena itu, sangat penting untuk meningkatkan keamanan baterai lithium-ion dari sudut pandang diafragma dan elektrolit. Di satu sisi, dengan memasukkan penghambat api cair berbasis fosfat, para peneliti dapat mencapai pengurangan yang signifikan dalam sifat mudah terbakar elektrolit dan meningkatkan kinerja elektrokimia baterai litium. Radikal fosfor-oksigen yang dihasilkan pada suhu tinggi dapat secara aktif menjebak radikal bebas yang dihasilkan oleh pembakaran untuk menghentikan pembakaran. Di sisi lain, para peneliti telah mengembangkan sejumlah besar membran berbasis anorganik, yang banyak digunakan untuk meningkatkan stabilitas termal dan porositas membran, memberikan baterai lithium-ion kinerja keamanan yang lebih tinggi dan kinerja elektrokimia yang sangat baik.
Sistem daur ulang yang baik
Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, dengan penerapan baterai litium-ion dalam skala besar, jumlah baterai yang sudah pensiun juga meningkat dari tahun ke tahun, dan pembentukan sistem daur ulang baterai litium-ion yang baik sangat penting bagi penggunaan rasional baterai tersebut. sumber daya, perlindungan lingkungan, dan promosi pengembangan industri energi baru. Pembangunan sistem baterai lithium-ion yang dinonaktifkan melibatkan banyak aspek, termasuk penyimpanan baterai dan manajemen transportasi, penelitian dan pengembangan teknologi daur ulang, desain baterai, pembentukan sistem sumber baru, publisitas, dan pemasyarakatan. Bagi individu, penting juga untuk melengkapi pedoman daur ulang yang aman dengan pemahaman tentang bahaya baterai, dan praktik daur ulang baterai yang aman sesuai dengan peraturan.
Meskipun baterai litium-ion menimbulkan risiko keselamatan tertentu selama proses produksi, penggunaan, dan daur ulang, keamanannya dapat ditingkatkan secara efektif dengan mengoptimalkan proses produksi, memperkuat penggunaan panduan dan pengawasan, serta membangun sistem daur ulang dan pengolahan yang baik. Di masa depan, dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan penerapan material baru, diyakini bahwa kinerja keselamatan baterai lithium-ion akan semakin ditingkatkan, sehingga memberikan lebih banyak kenyamanan dan keamanan dalam hidup kita.
Rekomendasi penggunaan dan pemeliharaan baterai
Pengisian yang benar: Gunakan pengisi daya baterai asli atau yang sesuai dengan baterai untuk mengisi daya, dan hindari penggunaan pengisi daya yang tidak kompatibel. Jangan biarkan baterai habis sepenuhnya sebelum diisi; coba isi daya saat baterai kurang dari 20%. Saat mengisi daya, pilih pengisian daya lambat, jika tersedia, dan hindari pengisian daya cepat untuk memperpanjang masa pakai baterai.
Penggunaan yang benar: Hindari menjalankan dengan beban tinggi dalam waktu lama agar tidak menyebabkan baterai terlalu panas. Dalam penggunaan normal, baterai harus dijaga pada suhu yang sesuai, dan jangan biarkan baterai terkena suhu tinggi atau rendah. Selain itu, hindari membiarkan baterai dalam keadaan dorman dalam waktu lama agar tidak menyebabkan kinerja baterai menurun.
penyimpanan: Jika Anda tidak ingin menggunakan baterai untuk waktu yang lama, simpanlah di lingkungan yang kering dan sejuk (dibandingkan di lingkungan dengan suhu tinggi atau rendah). Saat disimpan, daya baterai harus sekitar 50% untuk membantu memperpanjang masa pakai baterai.
Hindari pengisian dan pengosongan berlebihan: Jangan mengisi daya baterai hingga 100% atau membiarkannya kosong hingga 0% – usahakan baterai berada pada kisaran 20-80%. Pengisian dan pengosongan daya yang berlebihan dapat memperpendek masa pakai baterai.
Periksa kinerja baterai secara teratur: Jika ternyata masa pakai baterai berkurang secara signifikan atau kinerjanya berkurang, periksa atau ganti baterai seperlunya.
Untuk mengetahui lebih banyak solusi perdagangan, tinjauan industri, dan perspektif segar tentang ide bisnis, pastikan untuk berlangganan Alibaba.com Dibaca.
