Baterai LiFePO4

Laporan keuangan kuartal ketiga tahun 2021 Tesla mengumumkan transisi ke baterai LiFePO4 sebagai standar baru di kendaraan mereka. Tetapi sebenarnya apa itu baterai LiFePO4?

NEW YORK, NEW YORK, AS, 26 Mei 2022 /EINPresswire.com/ — Apakah baterai ini merupakan alternatif yang lebih baik daripada baterai Li-Ion? Apa saja perbedaan baterai ini dengan baterai lainnya?

Pengantar Baterai LiFePO4

Baterai litium besi fosfat (LFP) adalah baterai ion litium dengan kecepatan pengisian dan pengosongan yang lebih cepat. Ini adalah baterai isi ulang dengan LiFePO4 sebagai katoda dan elektroda karbon grafit dengan lapisan logam sebagai anoda.

Baterai LiFePO4 memiliki kepadatan energi yang lebih rendah daripada baterai lithium-ion dan tegangan operasi yang lebih rendah. Baterai ini memiliki tingkat pengosongan yang rendah dengan kurva horizontal dan lebih aman daripada Li-ion. Baterai ini juga dikenal sebagai baterai lithium ferrophosphate.

Penemuan Baterai LiFePO4

Baterai LiFePO4 ditemukan oleh John B. Goodenough dan Arumugam Manthiram. Mereka termasuk yang pertama menentukan material yang digunakan dalam baterai ion litium. Material anoda tidak ideal untuk baterai ion litium karena kecenderungannya untuk langsung mengalami korsleting.

Para ilmuwan menemukan bahwa material katoda lebih baik dibandingkan dengan katoda baterai lithium-ion. Hal ini terutama terlihat pada varian baterai LiFePO4. Baterai ini meningkatkan stabilitas dan konduktivitas serta memperbaiki berbagai aspek lainnya.

Saat ini, baterai LiFePO4 dapat ditemukan di mana-mana dan memiliki berbagai aplikasi, termasuk penggunaan di kapal, sistem tenaga surya, dan kendaraan. Baterai LiFePO4 bebas kobalt dan lebih murah daripada kebanyakan alternatif lainnya. Baterai ini tidak beracun dan memiliki masa penyimpanan yang lebih lama.

Spesifikasi Baterai LFP -

Fungsi Sistem Manajemen Baterai pada Baterai LFP

Baterai LFP tidak hanya terdiri dari sel-sel yang terhubung; baterai ini memiliki sistem yang memastikan baterai tetap berada dalam batas aman. Sistem manajemen baterai (BMS) melindungi, mengontrol, dan memantau baterai dalam kondisi operasi untuk memastikan keamanan dan memperpanjang umur baterai.

Fungsi Sistem Manajemen Baterai pada Baterai LFP -

Meskipun sel lithium besi fosfat lebih toleran, sel ini tetap rentan terhadap tegangan berlebih selama pengisian daya, yang mengurangi kinerja. Material yang digunakan pada katoda berpotensi mengalami kerusakan dan kehilangan stabilitasnya. BMS mengatur output setiap sel dan memastikan bahwa tegangan maksimum baterai tetap terjaga.

Saat material elektroda mengalami degradasi, tegangan rendah menjadi masalah serius. Jika tegangan sel mana pun turun di bawah ambang batas tertentu, BMS akan memutuskan sambungan baterai dari sirkuit. BMS juga berfungsi sebagai pengaman dalam kondisi arus berlebih dan akan menghentikan operasinya selama terjadi korsleting.

Baterai LiFePO4 vs. Baterai Lithium-Ion

Baterai LiFePO4 tidak cocok untuk perangkat yang dapat dikenakan seperti jam tangan. Baterai ini memiliki kepadatan energi yang lebih rendah daripada baterai lithium lainnya. Namun, baterai ini sangat cocok untuk sistem energi surya, RV (kendaraan rekreasi), kereta golf, perahu bass, dan sepeda motor listrik.

★Salah satu keunggulan utama baterai ini adalah masa pakai siklusnya.

Baterai ini dapat bertahan lebih dari 4 kali lebih lama daripada baterai lainnya. Baterai ini lebih aman dan dapat mencapai kedalaman pengosongan hingga 100%, yang berarti dapat digunakan untuk jangka waktu yang lebih lama.

Berikut adalah beberapa alasan tambahan mengapa baterai ini merupakan alternatif yang lebih baik daripada baterai Li-ion.

★Biaya Rendah

Baterai LFP terbuat dari besi dan fosfor, yang ditambang dalam skala besar, dan harganya murah. Biaya baterai LFP diperkirakan hingga 70 persen lebih rendah per kg dibandingkan baterai NMC yang kaya nikel. Komposisi kimianya memberikan keuntungan biaya. Harga sel terendah yang dilaporkan untuk baterai LFP turun di bawah $100/kWh untuk pertama kalinya pada tahun 2020.

★Dampak Lingkungan yang Kecil
Baterai LFP tidak mengandung nikel atau kobalt, yang mahal dan memiliki dampak lingkungan yang besar. Baterai ini dapat diisi ulang, yang menunjukkan keramahannya terhadap lingkungan.

★Peningkatan Efisiensi dan Kinerja
Baterai LFP dikenal karena siklus hidupnya yang panjang, menjadikannya pilihan populer untuk aplikasi yang membutuhkan keluaran daya yang andal dan konsisten dari waktu ke waktu. Baterai ini mengalami tingkat kehilangan kapasitas yang lebih lambat daripada baterai lithium-ion lainnya, yang membantu menjaga kinerjanya dalam jangka panjang. Selain itu, baterai ini memiliki tegangan operasi yang lebih rendah, sehingga menghasilkan resistansi internal yang lebih rendah dan kecepatan pengisian/pengosongan yang lebih cepat.

★Keamanan dan Stabilitas yang Ditingkatkan
Baterai LFP stabil secara termal dan kimia, sehingga kecil kemungkinannya meledak atau terbakar. LFP menghasilkan seperenam panas dari NMC yang kaya nikel. Karena ikatan Co-O lebih kuat dalam baterai LFP, atom oksigen dilepaskan lebih lambat jika terjadi korsleting atau panas berlebih. Selain itu, tidak ada litium yang tersisa dalam sel yang terisi penuh, sehingga membuatnya sangat tahan terhadap kehilangan oksigen dibandingkan dengan reaksi eksotermik yang terlihat pada sel litium lainnya.

★Kecil dan Ringan
Baterai LFP hampir 50% lebih ringan daripada baterai litium mangan oksida. Bahkan hingga 70% lebih ringan daripada baterai timbal-asam. Saat Anda menggunakan baterai LiFePO4 di kendaraan, Anda menggunakan lebih sedikit bahan bakar dan memiliki kemampuan manuver yang lebih baik. Baterai ini juga kecil dan ringkas, sehingga menghemat ruang pada skuter, perahu, RV, atau aplikasi industri Anda.

Baterai LiFePO4 vs. Baterai Non-Lithium
Baterai non-litium memiliki sejumlah keunggulan tetapi kemungkinan akan digantikan dalam jangka menengah mengingat potensi baterai LiFePo4 yang baru karena teknologi lama mahal dan kurang efisien.

☆Baterai Asam Timbal
Baterai asam timbal mungkin tampak hemat biaya pada awalnya, tetapi pada akhirnya akan lebih mahal dalam jangka panjang. Hal ini disebabkan karena baterai tersebut membutuhkan perawatan dan penggantian yang lebih sering. Baterai LiFePO4 akan bertahan 2-4 kali lebih lama tanpa memerlukan perawatan.

☆Baterai Gel
Baterai gel, seperti baterai LiFePO4, tidak memerlukan pengisian ulang yang sering dan tidak kehilangan daya saat disimpan. Namun, baterai gel mengisi daya dengan lebih lambat. Baterai ini perlu dilepas segera setelah terisi penuh untuk menghindari kerusakan.

☆Baterai AGM
Meskipun baterai AGM memiliki risiko kerusakan yang tinggi di bawah kapasitas 50%, baterai LiFePO4 dapat dikosongkan sepenuhnya tanpa risiko kerusakan. Selain itu, perawatannya pun sulit.

Aplikasi untuk Baterai LiFePO4
Baterai LiFePO4 memiliki banyak aplikasi berharga, termasuk:

●Perahu Pancing dan Kayak: Anda dapat menghabiskan lebih banyak waktu di air dengan waktu pengisian daya yang lebih singkat dan waktu penggunaan yang lebih lama. Bobot yang lebih ringan memberikan kemudahan dalam pengendalian dan mengurangi hambatan selama kompetisi memancing yang menegangkan.

●Skuter dan moped: Tidak ada beban mati yang memperlambat Anda. Isi daya baterai hingga kurang dari kapasitas penuh untuk perjalanan spontan tanpa merusaknya.

●Konfigurasi tenaga surya: Bawa baterai LiFePO4 yang ringan ke mana pun Anda pergi (bahkan ke pegunungan atau di tempat terpencil) untuk memanfaatkan tenaga matahari.

●Penggunaan komersial: Ini adalah baterai lithium teraman dan terkuat yang menjadikannya ideal untuk aplikasi industri seperti mesin pembersih lantai, liftgate, dan banyak lagi.

Selain itu, baterai lithium besi fosfat juga memberi daya pada banyak perangkat lain seperti senter, rokok elektronik, peralatan radio, penerangan darurat, dan barang-barang lainnya.

Kemungkinan Implementasi LFP Skala Luas
Meskipun baterai LFP lebih murah dan lebih stabil daripada alternatif lainnya, kepadatan energi telah menjadi hambatan signifikan bagi adopsi secara luas. Baterai LFP memiliki kepadatan energi yang jauh lebih rendah, berkisar antara 15 hingga 25%. Namun, hal ini berubah dengan penggunaan elektroda yang lebih tebal seperti yang digunakan pada Model 3 buatan Shanghai, yang memiliki kepadatan energi 359 Wh/liter.

Karena masa pakai baterai LFP yang panjang, baterai ini memiliki kapasitas lebih besar daripada baterai Li-ion dengan berat yang sebanding. Ini berarti bahwa kepadatan energi baterai-baterai ini akan menjadi lebih mirip seiring waktu.

Kendala lain terhadap adopsi massal adalah dominasi pasar oleh Tiongkok karena banyaknya paten LFP. Seiring berakhirnya paten-paten ini, muncul spekulasi bahwa produksi LFP, seperti halnya manufaktur kendaraan, akan dilokalisasi.

Produsen mobil besar seperti Ford, Volkswagen, dan Tesla semakin banyak menggunakan teknologi ini dengan mengganti formulasi nikel atau kobalt. Pengumuman terbaru dari Tesla dalam laporan triwulanan mereka hanyalah permulaan. Tesla juga memberikan pembaruan singkat tentang paket baterai 4680 mereka, yang akan memiliki kepadatan energi dan jangkauan yang lebih tinggi. Ada kemungkinan juga bahwa Tesla akan menggunakan konstruksi "sel-ke-paket" untuk memadatkan lebih banyak sel dan mengakomodasi kepadatan energi yang lebih rendah.

Terlepas dari usianya,LFPDan penurunan biaya baterai mungkin sangat penting dalam mempercepat adopsi massal kendaraan listrik. Pada tahun 2023, harga lithium-ion diperkirakan mendekati $100/kWh. LFP dapat memungkinkan produsen mobil untuk menekankan faktor-faktor seperti kenyamanan atau waktu pengisian ulang daripada hanya harga.