EN
Tautan Cepat
Baterai Li-ion biasanya memiliki kepadatan energi sekitar 150 hingga 200 Wh/kg yang membuat baterai ini menjadi pilihan tepat saat digunakan pada sistem 48V yang kompak di mana ruang yang tersedia sangat terbatas. Di sisi lain, lithium iron phosphate atau LiFePO4 menonjol karena tahan jauh lebih lama dalam siklus pengisian. Kita berbicara tentang lebih dari 2000 siklus penuh dibandingkan hanya 800 hingga 1200 siklus untuk baterai Li-ion standar menurut penelitian lithium EV tahun lalu. Harga awal untuk LiFePO4 memang berkisar sekitar 10 hingga 20 persen lebih mahal dibandingkan opsi lithium ion biasa. Namun yang sering dilupakan orang adalah bahwa investasi tambahan ini terbayar dalam jangka panjang karena baterai ini perlu diganti jauh lebih jarang. Dalam jangka waktu panjang, hal ini sebenarnya menghasilkan penghematan sekitar 40 persen per siklus dibandingkan terus-menerus membeli paket baterai Li-ion baru.
Katoda besi fosfat dalam baterai LiFePO4 tetap stabil bahkan ketika suhu mencapai sekitar 270 derajat Celsius, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya kondisi thermal runaway yang berbahaya. Baterai lithium ion biasa justru memiliki cerita yang berbeda. Menurut penelitian dari Vatrer Power yang diterbitkan tahun lalu, kimia tradisional ini mulai terurai begitu mencapai sedikit di atas 60 derajat Celsius. Hal ini menimbulkan masalah keamanan serius di lingkungan yang panas. Karena stabilitas bawaan ini, banyak produsen beralih ke LiFePO4 untuk sistem 48 volt mereka yang digunakan pada peralatan berat. Bayangkan pabrik atau lokasi konstruksi di mana mesin berjalan nonstop dan suhu ambient secara rutin melampaui 50 derajat. Baterai tetap bekerja tanpa masalah overheat.
Panas yang dihasilkan dalam sistem 48V di bawah beban berat berasal terutama dari tiga sumber: hambatan internal saat siklus pengisian dan pengosongan, pemanasan joule saat lonjakan arus, serta reaksi eksotermik yang terjadi selama pelepasan muatan dalam. Ketika baterai beroperasi pada laju pelepasan muatan 3C, permukaannya sering mencapai suhu lebih dari 54 derajat Celsius jika tidak ada pendinginan aktif, menurut penelitian yang diterbitkan oleh MDPI pada tahun 2023. Untuk aplikasi dengan kebutuhan daya tinggi, seperti sistem bantu kendaraan listrik, penumpukan panas yang tidak terkendali semacam ini menciptakan titik-titik panas berbahaya di seluruh paket baterai. Area-area panas ini merusak sel baterai jauh lebih cepat dibandingkan paket baterai dengan manajemen termal yang baik, kadang-kadang memperpendek masa pakai hingga sekitar 40 persen atau lebih.
Kombinasi pendinginan cair tidak langsung dengan bahan perubahan fasa, atau PCM, kini muncul sebagai salah satu metode terbaik untuk mencapai efisiensi dan keamanan yang baik dalam sistem 48 volt baru yang kini banyak ditemui. Penelitian yang dipublikasikan dalam Journal of Power Sources pada tahun 2025 menunjukkan sesuatu yang cukup menarik. Saat mereka menguji sistem hibrida yang menggunakan pendinginan cair dan PCM secara bersamaan, suhu puncak turun sekitar 18 persen pada baterai mobil yang beroperasi pada suhu ambient 35 derajat Celsius. Hasil yang cukup mengesankan. Sistem kontrol termal modern juga semakin cerdas. Sistem ini dapat menyesuaikan aliran pendingin berdasarkan kondisi saat itu juga. Penyesuaian dinamis ini menghemat sekitar 70 persen energi dibandingkan sistem kecepatan tetap yang lebih lama, sekaligus menjaga perbedaan suhu antar sel dalam kisaran hanya 1,5 derajat Celsius. Masuk akal jika dipikirkan.
Desain termal harus disesuaikan dengan lingkungan operasional:
Pelat pendingin cair modular telah muncul sebagai standar yang dapat diskalakan, memungkinkan ekspansi mulus dari unit residensial 5kWh hingga sistem skala jaringan 1MWh tanpa perlu mendesain ulang komponen termal utama.
Para peneliti di Applied Thermal Engineering melakukan pengujian pada tahun 2025 untuk mengevaluasi kinerja sistem cairan PCM multilapis khusus yang digunakan bersama baterai forklift 48 volt di dalam gudang dengan suhu mencapai sekitar 45 derajat Celsius. Temuan mereka cukup mengesankan. Baterai-baterai ini tetap dingin, menjaga suhu maksimumnya di sekitar 29,2 derajat Celsius selama shift kerja delapan jam yang panjang. Ini sebenarnya 7,3 derajat lebih dingin dibandingkan baterai biasa tanpa sistem pendingin. Dan ada kabar baik lainnya juga. Kerugian kapasitas baterai tahunan turun drastis dari 15 persen menjadi hanya 2,1 persen. Saat diuji dalam kondisi dunia nyata, sistem-sistem ini menunjukkan perbedaan suhu minimal di bawah 2 derajat di seluruh 96 sel, bahkan saat menjalani sesi pengisian cepat 150 amp yang intens. Hal ini sangat luar biasa bagi siapa pun yang berurusan dengan operasi baterai berat.
Sumber utama kehilangan energi pada sistem 48V meliputi hambatan internal yang berkisar antara 3 hingga 8 persen, ditambah kerugian disipasi termal sekitar 2 hingga 5 persen selama setiap siklus pengisian, belum lagi inefisiensi yang mengganggu di antarmuka elektroda. Ketika pengisian tidak dilakukan dengan benar, kerugian Ohmik dapat meningkat hingga 12% lebih tinggi dibandingkan dengan pendekatan pengisian yang seimbang, menurut beberapa penelitian terbaru yang mengeksplorasi cara terbaik untuk mengoptimalkan pengisian baterai lithium-ion. Bagi siapa saja yang bekerja dengan aplikasi daya tinggi seperti powertrain kendaraan listrik, kerugian semacam ini sangat penting karena siklus cepat yang terus-menerus hanya mempercepat kerusakan komponen seiring waktu.
Sistem manajemen baterai saat ini membuat segala sesuatu berjalan lebih baik karena mereka secara cerdas menyesuaikan aliran arus. Hal ini membantu mengurangi kerugian resistif yang mengganggu pada titik-titik terburuknya sekitar 18 hingga 22 persen. Sistem ini juga menyeimbangkan sel dengan sangat presisi, menjaga perbedaan tegangan dalam kisaran hanya 1,5% di seluruh sel. Dan ketika suhu di luar menjadi dingin, sistem ini mengkompensasi perubahan suhu selama pengisian sehingga kita tidak mengalami masalah pelapisan lithium. Berdasarkan temuan para peneliti, baterai yang menggunakan pendekatan arus konstan bertahap ini sebenarnya kehilangan kapasitas lebih sedikit seiring waktu. Pengujian pada sistem LiFePO4 48 volt menunjukkan penurunan performa sekitar 16,5% lebih rendah dibandingkan metode kontrol pengisian yang lebih lama. Tidak heran semakin banyak perusahaan beralih ke sistem canggih ini untuk solusi daya yang lebih tahan lama.
Beban variabel pada robotika dan mikrogrid energi terbarukan menimbulkan tantangan efisiensi:
| Karakteristik Beban | Dampak Efisiensi | Strategi Mitigasi |
|---|---|---|
| Lonjakan arus tinggi (≥3C) | penurunan tegangan 8–12% | Kapasitor ESR ultra-rendah |
| Fluktuasi frekuensi (10–100Hz) | kehilangan riak 6% | Penyaringan harmonik aktif |
| Periode menganggur intermiten | 3% self-discharge/jam | Mode BMS deep sleep |
Data sistem cadangan telekom menunjukkan bahwa pengondisian beban meningkatkan efisiensi round-trip dari 87% menjadi 93% pada baterai lithium 48V dan mengurangi kebutuhan energi manajemen termal sebesar 40%.
Kehilangan kapasitas pada sistem baterai 48V terjadi terutama karena tiga hal: pertumbuhan lapisan antarmuka elektrolit padat, pembentukan endapan lithium pada elektroda, dan tekanan fisik akibat pemuaian serta penyusutan material secara konstan selama siklus pengisian. Ketika suhu meningkat, reaksi kimia yang tidak diinginkan ini berlangsung jauh lebih cepat. Penelitian yang dipublikasikan tahun lalu menunjukkan bahwa jika suhu operasi naik hanya 10 derajat Celsius dari batas 30 derajat, jumlah siklus pengisian yang dapat dilakukan sebelum baterai rusak berkurang separuhnya. Bagi produsen mobil yang menghadapi kondisi berkendara nyata, keausan mekanis ini menjadi semakin parah seiring waktu karena kendaraan mengekspos baterai pada berbagai getaran dan perubahan beban mendadak saat di jalan.
Mengoperasikan baterai 48V dalam kisaran 20%–80% state of charge (SOC) mengurangi pembentukan SEI sebesar 43% dibandingkan dengan siklus penuh. Analisis NREL tahun 2023 menemukan bahwa laju pengisian 0,5C (pengisian 3 jam) mempertahankan 98% kapasitas awal setelah 800 siklus, dibandingkan dengan retensi 89% pada 1C.
| Tarif pengisian | Jumlah Siklus Hingga Kapasitas 80% | Kehilangan Kapasitas Tahunan |
|---|---|---|
| 0,3C | 2,100 | 4.2% |
| 0,5c | 1,700 | 5.8% |
| 1,0C | 1,200 | 8.3% |
Tabel: Dampak laju pengisian terhadap umur panjang baterai litium-ion 48V (NREL 2023)
Pengisian cepat pada 1C pasti mengurangi waktu tunggu, tetapi memiliki kelemahan: baterai cenderung menjadi lebih panas di bagian dalam sekitar 55 hingga 70 persen dibandingkan dengan laju pengisian yang lebih lambat, yaitu 0.5C. Sebuah tinjauan terbaru terhadap sistem penyimpanan energi komersial dari tahun 2024 menunjukkan sesuatu yang menarik. Mereka mencoba pendekatan dengan mengisi daya pada kecepatan penuh (1C) hingga mencapai sekitar 70% kapasitas terisi, kemudian memperlambatnya menjadi hanya 0.3C. Setelah melewati 1.200 siklus pengisian, metode ini mampu mempertahankan kapasitas sekitar 85% dari kapasitas awal, yang sebenarnya cukup dekat dengan hasil dari metode pengisian lambat yang sangat hati-hati. Dan inilah poin pentingnya—jika sistem ini dilengkapi manajemen termal yang baik sehingga mampu menurunkan suhu setidaknya 30%, pengisian cepat parsial mulai terlihat seperti solusi tengah yang cerdas antara keinginan untuk pengisian cepat dan kebutuhan agar baterai lebih tahan lama.