| dc.description.abstract | Baterai lithium-ion termasuk jenis baterai isi ulang dengan kepadatan energi
yang tinggi, ramah lingkungan, dan aplikasi yang luas dalam penyimpanan energi
bahkan kendaraan listrik. Baterai lithium-ion tipe LGM50 dalam penelitian ini,
dipilih karena efisiensi energi yang tinggi, stabilitas struktural yang baik, dan umur
baterai yang panjang. Salah satu komponen penting yang memengaruhi kinerja
baterai adalah separator. Separator berperan penting untuk menjaga kestabilan
lithium-ion yang bergerak di antara elektroda, namun separator tidak berpartisipasi
secara langsung dalam reaksi elektrokimia. Penggunaan separator secara
berkelanjutan dapat mengalami kerusakan dan cenderung mengering. Kerusakan
dapat disebabkan oleh degradasi material akibat siklus pengisian maupun
pengosongan. Desain separator seperti material penyusun, ketebalan, dan porositas
berdampak terhadap kepadatan energi, kapasitas, tegangan, dan efisiensi pengisian
daya baterai. PyBaMM (Python Battery Mathematical Modelling) adalah paket
pemodelan baterai bersifat open-source untuk mensimulasikan baterai dengan cepat
dan fleksibel. PyBaMM dirancang untuk berbagai model elektrokimia baterai dan
dapat disimulasikan pada lebih dari satu kondisi. Penelitian ini bertujuan untuk
melakukan analisis pengaruh dari variasi separator terhadap kinerja baterai,
sehingga dapat mendukung desain baterai yang optimal dan meningkatkan kinerja
baterai baik dalam hal kapasitas, efisiensi energi, maupun daya tahan.
Penelitian ini menggunakan model baterai lithium-ion LGM50 dengan
elektroda berbahan grafit dan NMC 811. Penelitian dimulai dengan mengumpulkan
data untuk baterai LGM50 material separator PVDF dan polyolefin. Model
elektrokimia baterai yang digunakan adalah DFN menggunakan set parameter
O’Regan 2022. Variasi parameter separator difokuskan pada jenis material dan
ketebalan separator. Material separator yang digunakan yaitu PVDF
(polyvinylidene fluoride) dan polyolefin. Ketebalan separator yang digunakan pada
rentang 2 μm hingga 40 μm, dengan interval 2 µm. Baterai diuji pada tingkat laju
pengosongan 0,3C dan 2C. Keluaran yang dihasilkan berupa data simulasi, yang
diolah lagi untuk menghasilkan grafik saat proses pengosongan. Pengaruh jenis
material dan ketebalan separator terhadap nilai kepadatan energi diukur
menggunakan sistem Two-Way ANOVA dengan metode uji F-statistic.
Hasil simulasi menunjukkan desain baterai lithium-ion LGM50 dipengaruhi
oleh jenis material separator dan ketebalan separator. Material PVDF dengan
konduktivitas ionik lebih tinggi mampu mempertahankan nilai kepadatan energi
agar tetap stabil meskipun ketebalan separator ditingkatkan. Material polyolefin
lebih sensitif terhadap peningkatan ketebalan separator, yang dibuktikan dengan
pola tren menurun pada grafik hasil. Peningkatan ketebalan separator cenderung
mengurangi kepadatan energi. Hal ini disebabkan karena sel baterai membutuhkan lebih banyak ruang, sehingga tersisa lebih sedikit ruang untuk material aktif
elektroda. Ketebalan separator optimal meningkatkan kinerja baterai berada pada
rentang ketebalan 20 µm – 22 µm. Kepadatan energi saat C-Rate 0,3C untuk
material PVDF berkurang dari 241,1 Wh/kg menjadi 239,9 Wh/kg dan material
polyolefin berkurang dari 232,9 Wh/kg menjadi 202,6 Wh/kg. Selain itu, kepadatan
energi saat C-Rate 2C untuk material PVDF berkurang dari 148,0 Wh/kg menjadi
147,5 Wh/kg dan material polyolefin berkurang dari 147,5 Wh/kg menjadi 143,1
Wh/kg. Selain itu, ketebalan separator dapat mengurangi kapasitas pengosongan
akibat meningkatnya resistansi internal sel baterai. Kondisi ini menunjukkan energi
tersimpan dalam sel baterai berkurang ketika ketebalan separator ditingkatkan.
Kapasitas pengosongan ketika ketebalan separator ditingkatkan dari 2 µm menjadi
40 µm untuk material PVDF berkurang dari 4,4 Ah menjadi 4,3 Ah, sedangkan
untuk material polyolefin berkurang dari 4,2 Ah menjadi 3,7 Ah. | en_US |
