Analisis Panas pada Baterai Lithium Ion menggunakan Model DFN dan SPMe

Abstract

Kemajuan teknologi yang sangat pesat memengaruhi banyak aspek terhadap kehidupan manusia. Sektor transportasi di Indonesia diantaranya mobil dan sepeda motor berbahan bakar minyak dan gas terus mengalami perkembangan yang mengakibatkan meningkatnya kadar CO2, hal tersebut menjadi alasan meningkatnya konsumsi kendaraan bermotor listrik berbasis baterai (KBLBB) yang mendukung pengurangan emisi sebagai alat transportasi bebas polusi. Komponen terpenting pada KBLBB adalah baterai sebagai sumber arus pada seluruh sistem kendaraan listrik. Baterai yang sering digunakan untuk kendaraan listrik adalah lithium ion yang merupakan jenis baterai sekunder yang bisa diisi ulang dan memiliki keunggulan yakni stabilitas penyimpanan energi yang sangat baik, energi densitas yang tinggi, tidak mempunyai efek memori, dan mempunyai berat yang relatif ringan. Permasalahan yang sering dihadapi oleh baterai lithium ion antara lain pengelolaan panas, risiko pembakaran termal, dan masalah kinerja ketika suhu rendah. Hal tersebut menjadi dasar bahwa stabilitas termal menjadi hal penting dalam menilai kualitas suatu baterai. Penggunaan software untuk memodelkan baterai memungkinkan adanya penelitian baru yaitu untuk menganalisis panas pada baterai lithium ion. Penelitian menggunakan software PyBaMM pada baterai LiCo2 dan LiNiCoO2 menggunakan model DFN (Doyle-Fuller-Newman) dan SPMe (Single Particle Model with Electrolyte) dengan variasi nilai perpindahan panas 0; 5; 25; 50; 60 W/m-2K-1 . Pengamatan dan analisa dilakukan untuk mengetahui kecenderungan persebaran suhu pada berbagai waktu setelah dilakukan simulasi panas. Hasil analisa efek variasi perpindahan panas terhadap suhu sel direpresentasikan menggunakan grafik hubungan antara suhu sel dengan waktu pemakaian baterai. Selanjutnya dibandingkan dan dianalisis pengaruh model DFN dan SPMe terhadap simulasi panas. Data yang diperoleh kemudian dianalisis secara statistik menggunakan metode uji Chi Square (2) untuk mengetahui perbedaan pada kedua model yang digunakan. Hasil yang diperoleh dari penelitian berupa grafik efek perpindahan panas terhadap suhu sel pada baterai lithium ion. Setelah melakukan analisis dapat dilihat bahwa simulasi panas pada baterai LiCo2 dan LiNiCoO2 menggunakan model DFN dan SPMe menunjukkan hasil dimana saat tidak ada perpindahan panas maka suhu sel akan naik secara konstan selama waktu simulasi hingga simulasi berakhir dan ketika terdapat nilai perpindahan panas maka suhu sel akan naik ke suhu tertentu dan berangsur konstan pada suhu tersebut sebelum pada tiga waktu terakhir suhu sel akan kembali meningkat. Secara visual sebaran panas menggunakan model DFN dan SPMe terlihat bahwa suhu bervariasi seiring waktu yang artinya suhu pada seluruh sel bernilai sama pada setiap waktu tertentu dan berubah seiring pertambahan waktu. Analisis secara statistik menggunakan uji Chi Square (2) menyatakan bahwa model DFN dan SPMe tidak memiliki perbedaan dan kedua model tersebut dianggap signifikan.