EN
Tautan Cepat
Baterai isi ulang mengalami sedikit keausan setelah setiap siklus pengisian karena ion bergerak di dalamnya dan elektroda mengembang saat pengisian. Ketika sel lithium-ion beroperasi pada level ekstrem—hampir kosong atau benar-benar penuh—ini memberikan tekanan tambahan pada bagian anoda baterai. Menurut penelitian dari National Renewable Energy Lab pada tahun 2020, penggunaan seperti ini sebenarnya dapat mengurangi kapasitas baterai hingga 24% per tahun dibandingkan dengan menjaganya tetap seimbang. Masalah ini semakin memburuk ketika perangkat terus-menerus diisi melebihi 90%, karena hal ini menyebabkan fenomena yang disebut pelapisan lithium, salah satu alasan utama mengapa baterai kehilangan efektivitasnya seiring waktu.
Menjaga baterai lithium-ion pada kisaran muatan sekitar 30% hingga 70% membantu mencegah terbentuknya kristal-kristal mengganggu pada elektroda, menguranginya sekitar 40% dibandingkan dengan membiarkan baterai habis sepenuhnya dari 0 hingga 100%. Departemen Energi melakukan penelitian tentang hal ini pada tahun 2019 dan menemukan sesuatu yang menarik: pengujian mereka menunjukkan bahwa ketika baterai ini hanya dilepaskan muatannya separuh jalan (sekitar 50%), masa pakainya mencapai antara 1.200 hingga 1.500 siklus pengisian sebelum kapasitasnya turun ke 80% dari kapasitas awal. Ini merupakan peningkatan signifikan dibandingkan hanya 500 siklus yang dilihat saat baterai mengalami siklus pengosongan penuh berulang kali. Produsen mobil juga telah memperhatikan hal ini. Banyak kendaraan listrik kini membatasi pengisian cepat hingga 80% sebagai bagian dari strategi untuk menjaga kesehatan baterai mahal tersebut dalam jangka panjang. Tesla, Nissan, dan lainnya semua menerapkan taktik serupa dalam desain EV mereka.
| Kedalaman Pelepasan | Siklus Hidup Rata-rata | Retensi Kapasitas Setelah 3 Tahun |
|---|---|---|
| 100% (Penuh) | 500 siklus | 65%-70% |
| 50% | 1.200 siklus | 85%-88% |
Ketika kita berbicara tentang siklus baterai, yang dimaksud adalah penggunaan 100% dari total daya baterai secara penuh, entah itu terjadi sekaligus saat perangkat benar-benar habis atau melalui beberapa pengisian kecil sepanjang hari. Cara baterai modern mencatat keausan seperti ini membantu menjelaskan mengapa orang bisa memiliki pengalaman yang sangat berbeda dengan masa pakai baterai perangkat mereka, meskipun mereka memiliki model yang persis sama. Orang-orang yang cenderung mengisi daya perangkatnya secara berkala biasanya menemukan bahwa baterainya masih mampu menyimpan sekitar 92% dari kapasitas awal setelah melewati sekitar 500 siklus pengisian penuh. Bandingkan dengan mereka yang sering membiarkan baterai habis hingga nol secara rutin, yang perangkatnya sering kali turun hingga hanya menyisakan 76% kapasitas setelah penggunaan yang serupa menurut beberapa pengujian yang dilakukan oleh Consumer Reports pada tahun 2022.
Menjaga baterai lithium ion antara 20% dan 80% dari kapasitas pengisian benar-benar mengurangi stres elektrokimia yang dialaminya seiring waktu. Menurut temuan terbaru dari Battery University pada tahun 2023, ketika kita membatasi tegangan pengisian hingga sekitar 3,92 volt per sel yang setara dengan sekitar 65% SOC, baterai ini bertahan jauh lebih lama sebelum perlu diganti. Alih-alih siklus biasa 300 hingga 500 yang kita dapatkan pada level pengisian penuh 4,2 volt per sel, pendekatan ini memberi kita hingga sekitar 2.400 siklus. Apa yang membuat metode ini sangat efektif? Metode ini membantu mencegah dua masalah besar yang memperpendek masa pakai baterai: pelapisan lithium di sisi anoda dan oksidasi yang terjadi pada material katoda. Proses-proses inilah yang pada dasarnya menyebabkan sebagian besar baterai mengalami degradasi seiring bertambahnya usia.
| Tingkat Pengisian (V/Sel) | Rentang Kehidupan Siklus | Pertahanan Kapasitas |
|---|---|---|
| 4,20 (100% SOC) | 300–500 | 100% |
| 3,92 (65% SOC) | 1,200–2,000 | 65% |
Orang-orang yang lebih peduli terhadap masa pakai baterai daripada memanfaatkan setiap detik penggunaan maksimal dari perangkat mereka mungkin ingin mempertimbangkan untuk menjaga level pengisian antara 25% hingga 75%. Pendekatan ini mengurangi fluktuasi tegangan harian sekitar 35%, yang membantu memperlambat pertumbuhan lapisan SEI pada sel baterai. Lapisan SEI pada dasarnya merupakan penyebab baterai terdegradasi seiring waktu. Memang, metode ini berarti melepaskan sekitar 15 hingga 20% kapasitas yang tersedia pada suatu saat, tetapi untuk perangkat yang tidak digunakan sepanjang hari, seperti sistem daya cadangan atau peralatan musiman, manfaatnya sangat besar. Beberapa pengujian menunjukkan bahwa baterai semacam ini dapat memberikan energi total tiga kali lebih banyak selama masa pakainya ketika dioperasikan dalam kisaran yang lebih sempit.
Ketika baterai lithium tetap berada di atas 80% dalam jangka waktu lama, baterai tersebut cenderung mengalami degradasi lebih cepat karena hambatan internal meningkat bersamaan dengan penumpukan panas di dalam sel. Ilmu pengetahuan di balik ini menunjukkan bahwa pengisian hingga 100% pada tegangan 4,2 volt per sel sebenarnya memotong umur baterai menjadi separuhnya dibandingkan jika menjaganya di sekitar 4,0 volt. Melihat perangkat nyata seperti ponsel cerdas, seseorang yang mengisi daya ponselnya setiap hari hingga mencapai 100% mungkin menemukan bahwa setelah dua belas bulan, baterai hanya mampu menyimpan sekitar 73% dari kapasitas awalnya. Namun jika orang lain membiasakan diri menghentikan pengisian di 80%, baterai ponselnya kemungkinan besar akan tetap bekerja dengan efisiensi di atas 90% bahkan setelah satu tahun penggunaan rutin.
Pelemahan sebagian mengurangi tekanan pada material baterai dengan mengurangi stres mekanis selama siklus pengisian dan pelepasan muatan. Penggunaan dangkal (misalnya, 20–40% pelepasan muatan sebelum diisi ulang) membatasi ekspansi dan kontraksi elektroda, sedangkan siklus dalam memaksa perubahan struktural yang lebih ekstrem yang mendorong retakan pada katoda dan ketidakstabilan pada antarmuka elektrolit.
Studi menunjukkan bahwa baterai yang mengalami kedalaman pelepasan muatan (DoD) 100% kehilangan kapasitas tiga kali lebih cepat dibandingkan dengan yang mengalami siklus pada DoD 50%. Praktik terbaik industri mencerminkan hal ini, dengan menekankan pelepasan muatan sebagian untuk mencegah degradasi kisi pada material aktif.
Hubungan antara kedalaman pelepasan muatan dan umur siklus mengikuti tren logaritmik:
| Kedalaman Pengosongan (DOD) | Umur Siklus Rata-rata (Li-ion) |
|---|---|
| 100% | 300–500 siklus |
| 80% | 600–1.000 siklus |
| 50% | 1.200–2.000 siklus |
| 20% | 3.000+ siklus |
Menjaga pelepasan baterai sekitar 50% dari kedalaman pelepasannya (depth of discharge) sebenarnya melindungi struktur kristal di dalam katoda nikel-mangan-kobalt tersebut dan menjaga stabilitas pada tingkat ionik. Penelitian tahun lalu menunjukkan hasil yang menarik juga. Ketika baterai digunakan pada sekitar setengah kapasitasnya, baterai tersebut tetap mempertahankan sekitar 92% daya aslinya bahkan setelah melewati 1.000 siklus pengisian. Namun ketika pengguna membiarkannya habis sepenuhnya setiap kali, baterai yang sama kehilangan hampir 40% kapasitasnya pada siklus ke-400. Hal ini membuat perbedaan yang signifikan. Untuk perangkat yang sangat membutuhkan keandalan, seperti peralatan medis penyelamat nyawa atau penyimpanan energi surya, pendekatan pengisian dangkal seperti ini benar-benar menguntungkan dalam jangka panjang.
Baterai lithium ion cenderung lebih cepat aus ketika disimpan pada level tegangan tinggi, terutama di sekitar angka 4,2 volt per sel. Menurut beberapa penelitian terbaru, menjaga daya baterai antara 20% hingga 80% dapat mengurangi tekanan kimia di dalam sel baterai sekitar dua pertiga dibandingkan dengan mengosongkan dan mengisi penuh secara penuh (seperti yang dicatat dalam Studi Baterai Industri Jefferson WI pada tahun 2023). Bahkan periode singkat pengisian berlebih dapat menyebabkan suhu internal naik ke level yang sangat berbahaya, yang meningkatkan risiko terjadinya kondisi serius yang disebut pelarian termal. Meskipun banyak pengisi daya baru saat ini beralih ke mode pengisian yang lebih lambat setelah mencapai sekitar 80%, membiarkan baterai tetap terhubung saat sudah terisi penuh terlalu lama tetap menyebabkan dekomposisi larutan elektrolit di dalamnya. Karena alasan inilah pengguna cerdas sering mencabut perangkat mereka sebelum indikator menunjukkan penuh.
Panas adalah faktor utama yang menyebabkan degradasi baterai. Untuk setiap kenaikan 8°C (15°F) di atas 35°C (95°F), laju penuaan menjadi dua kali lipat. Sebuah studi dari Idaho National Laboratory (2022) menunjukkan bahwa baterai lithium-ion yang dioperasikan pada suhu 40°C kehilangan 50% kapasitasnya dalam separuh jumlah siklus dibandingkan dengan yang dioperasikan pada 20°C. Tindakan pencegahan sederhana dapat membantu:
Pengisi daya berkualitas rendah sering kali tidak memiliki regulasi tegangan yang memadai, sehingga membuat baterai terpapar fluktuasi yang merusak. Laporan industri tahun 2024 mengungkapkan bahwa 78% pengisi daya USB-C non-sertifikasi melebihi batas tegangan aman lebih dari 10%. Untuk melindungi kesehatan baterai, pilih pengisi daya dengan:
Kesalahpahaman ini berasal dari baterai nikel-kadmium lawas yang menderita efek 'memori'. Baterai lithium-ion modern justru bekerja paling baik dengan pengisian parsial yang sering. Pelepasan daya hingga habis meningkatkan stres elektrokimia dan mempercepat penurunan kapasitas. Sebagai contoh, siklus pengisian antara 40% hingga 80% mengurangi degradasi sebesar 30% dibandingkan dengan siklus penuh dari 0%–100%.
Sistem manajemen baterai modern memang mencegah terjadinya pengisian berlebih, tetapi tetap menjaga baterai pada level penuh 100% dalam jangka waktu lama, terutama saat pengisian semalaman, masih memberikan tekanan ekstra pada komponen kimia di dalamnya. Tes pencitraan termal terbaru dari tahun 2023 juga menunjukkan sesuatu yang menarik. Baterai yang tetap terhubung saat ditinggal tidur semalaman mencatat suhu internal sekitar 8 derajat Celsius lebih panas dibandingkan baterai yang diisi secara berkala dalam durasi lebih pendek sepanjang hari. Kebanyakan orang menemukan bahwa mencabut pengisi daya saat perangkat mencapai sekitar 80 hingga 90 persen muatan merupakan cara terbaik untuk penggunaan sehari-hari. Pendekatan ini mengurangi durasi sel baterai berada dalam kondisi tegangan tinggi, yang membantu memperpanjang masa pakainya seiring waktu.
Pelepasan muatan sebagian sangat memperpanjang masa pakai baterai—kedalaman pelepasan 50% menghasilkan jumlah siklus kira-kira dua kali lipat dibandingkan pelepasan penuh. Terapkan kebiasaan-kebiasaan berikut:
Pengisian cepat menghasilkan panas hingga 40% lebih tinggi dibanding pengisian standar, meningkatkan tekanan termal pada material anoda. Uji penuaan dipercepat menunjukkan hal ini dapat merusak komponen 2,3 kali lebih cepat. Gunakan pengisian cepat hanya jika diperlukan, dan lepaskan casing pelindung selama sesi kecepatan tinggi untuk meningkatkan disipasi panas dan menjaga integritas baterai.