Sistem Baterai Kendaraan Listrik: Desain, Pengembangan, dan Tren Baru

Pendahuluan:

Baterai EV atau baterai kendaraan listrik adalah sistem baterai yang dibuat untuk kendaraan listrik. Kendaraan listrik bukan hal yang baru; kita telah membangun motor listrik dan infrastruktur yang sesuai lalu apa yang hilang? Mengapa mereka belum menguasai dunia? Alasannya adalah baterai. Lebih tepatnya bilang sistem baterai EV. Dalam artikel ini, kita akan membahas dasar sistem baterai EV dan persyaratannya.

Saat memikirkan baterai, hal pertama yang muncul di pikiran Anda mungkin adalah baterai dua sel yang digunakan oleh perangkat listrik kecil Anda atau baterai yang digunakan Android atau iOS Anda. Namun hei, kita sedang membicara tentang kendaraan di sini. Jadi ukuran itu tidak boleh. Kami memerlukan baterai yang lebih besar untuk menyangga bahkan kendaraan paling dasar, dan itu berarti lebih banyak pengisian daya dan oleh karena itu lebih banyak kebutuhan daya, lebih banyak jarak tempuh, dan lebih banyak penyimpanan. Sementara pada saat yang sama kita tidak bisa benar-benar mengharapkan baterai dengan ukuran itu untuk tidak berat. Jadi tambahkan pemeriksaan bobot ke dalam daftar. Apakah kita menyebutkan kondisi lingkungan? Anda mengerti. Terdapat banyak persyaratan dan baterai bukanlah sesuatu yang sederhana.

Persyaratan Daya Baterai EV:

Untuk sebenarnya mengoperasikan say a kendaraan berukuran rata-rata, Anda akan membutuhkan banyak daya. Lebih banyak dari processor berkinerja tinggi atau layar LCD. Nilai perkiraan daya yang diperlukan untuk mempercepat kendaraan typis di jalan datar tanpa angin kepala adalah sekitar 61kW. Itu banyak daya untuk diminta per kendaraan dan Anda juga tidak ingin mobil yang lambat saat naik bukit atau pada hari berangin. Dan tidak perlu disebutkan keseimbangan resistansi internal sehingga cukup rendah untuk output daya maksimum.

Kepadatan Energi Sistem EV:

Sekarang mari kita bahas istilah penting yang sering Anda jumpai saat bekerja dengan sistem baterai EV, ‘kepadatan energi’. Kepadatan energi seperti yang namanya implikasikan adalah energi yang tersimpan per satuan volume. (Energi spesifik adalah energi per satuan massa).

Sumber bahan bakar yang paling umum digunakan adalah bensin dan batu bara dibandingkan baterai. Namun, baterai lebih nyaman tetapi kepadatan energi dan energi spesifiknya kurang dari batu bara dan bensin. Untuk memberikan perspektif, jika kita membandingkan bensin dan baterai lithium-ion, kalor spesifik atau bensin adalah 100 kali lebih tinggi. Bensin juga 300 kali lebih tinggi dibandingkan baterai asam timbal.

Sistem Baterai Listrik vs ICE (mesin pembakaran internal)

Namun, dari segi efisiensi, motor listrik lebih baik dari ICE (mesin pembakaran internal). Namun bagaimanapun sulit untuk mencapai jarak tempuh dengan motor listrik dibandingkan dengan ICE. Misalnya, kendaraan bermotor bensin dengan ukuran tangki lebih kecil dapat membawa Anda sekitar 400 mil sementara jarak tempuh rata-rata mobil listrik adalah sekitar 180 mil.

Sementara terdapat penawaran kompetitif dengan jarak tempuh yang lebih tinggi, terdapat juga kelemahan. Mengapa tidak membahasnya sebelum kita melanjutkan.

• Biaya produksi baterai ini sangat tinggi dan menyusun sebagian besar dari harga total pembelian EV.
• Pengisian dan pengosongan baterai seperti ini menyebabkan degradasi seiring waktu dan kami tidak memiliki data solid tentang kinerja jangka panjang sistem baterai. Di sisi lain, kendaraan ICE dapat dengan mudah mencapai 100.000 mil jika dipelihara dengan baik.
• Pengisian daya baterai seperti ini memakan waktu. Bahkan supercharger terbaik yang ditawarkan Tesla akan membuat Anda menunggu setengah jam atau lebih.

EV dan Kimia yang Terlibat:

Penelitian untuk menemukan teknologi baterai terbaik bukan hal baru. Dokumen dari Argonne National Laboratory yang diterbitkan pada tahun 1994 mencantumkan sejumlah ‘sistem baterai EV kandidat’ yang mencakup asam timbal, nikel/kadmium, nikel/besi, nikel/hidrid logam, natrium/sulfur, seng/bromin, seng/udara, natrium/klorida nikel, litium/sulfida besi, dan litium-polim. Mereka dicantumkan sesuai dengan energi spesifik sistem dari terendah (asam timbal yaitu 25–40 watt-hour per kilogram) ke tertinggi (litium-polim yaitu 100–200 watt-hour per kilogram).

Saat ini, sistem baterai EV yang disukai adalah lithium-ion. BY 2012 sistem baterai yang sebelumnya dominan adalah nikel/hidrid logam (NiMH) tetapi saat ini penggunaan lithium-ion adalah dominan. Seiring waktu peneliti mengamati bahwa lithium-ion memberikan output daya lebih tinggi, memiliki kalor spesifik yang lebih tinggi dan memiliki masalah secara keseluruhan yang lebih sedikit. Untuk melihat animasi tentang fungsionalitas baterai lithium-ion klik here.

Dampak Kendaraan Listrik:

Seperti yang telah disebutkan, kendaraan listrik belum benar-benar ‘menguasai dunia’. Sebaliknya mesin bensin dan diesel masih digunakan mayoritas. Secara khusus untuk perjalanan jarak jauh, pelanggan masih akan lebih memilih bahan bakar berbasis petroleum dibandingkan sistem baterai. Pasar EV di AS tidak besar juga. (Bandingkan dengan pangsa pasar EV Norwegia yang sekitar 32 kali lebih besar dari AS). Penggunaan kendaraan listrik juga lebih umum di negara-negara seperti China (yang pasar kendaraan listriknya tumbuh dua kali lebih cepat dari AS.)

Kesimpulan:

Industri kendaraan listrik tampaknya masih berkembang. Terdapat banyak perkembangan yang diperlukan sebelum sistem baterai EV menguasai dunia. Penggunaannya akan sangat bermanfaat jika hambatan besar seperti harga dan kepraktisan dapat diatasi dalam beberapa tahun mendatang.