Kolom Opini, Berita Online Indonesia Di Online News Indonesia, www.olnewsindonesia.com

Ditulis oleh: David Pang
Dosen Fakultas Teknik Universias Sam Ratulangi
david.pang@unsrat.ac.id

Penggunaan Baterai LIFePO4 pada Kendaraan
Bagian 1

Dua tahun lalu motor yang saya gunakan baterainya rusak, padahal baru setahun digunakan. Untunglah motor saya ini termasuk motor jadul yang masih dilengkapi dengan engkol starter. Meskipun begitu, hal ini sangat mengganggu. Terutama karena saya menggunakan motor Suzuki Address, yang kekurangan utamanya adalah terkadang mesin mati sendiri saat gas lemah atau berhenti, dan kejadian seperti ini terjadi berkali-kai di tengah kepadatan lalu-lintas. Hal ini membuat pengendara harus turun dari sepeda motor, menuntun ke pinggir jalan, kemudian melakukan starting engkol.

Kejadian ini memicu saya untuk mencari alternatif baterai yang lebih baik namun ekonomis sebagai pengganti. Dan setelah saya coba selama dua tahun, ternyata pilihan saya tidak salah. Inilah yang akan saya ulas pada kolom opini di sini. Tulisan ini akan saya bagi dua (bersambung) , yaitu bagian pertama adalah alternatif untuk sepeda motor dan bagian kedua adalah untuk mobil, karena keduanya agak berbeda.

Baterai Asam Timbal

Mayoritas kendaraan saat ini masih menggunakan baterai asam timbal (Lead Acid). baterai jenis ini ditemukan tahun 1859 oleh fisikawan Perancis bernama Gaston Planté. Artinya kita sudah menggunakan teknologi ini selama 166 tahun. Selama periode tersebut, tidak adakah penemuan baterai lain yang lebih baik ? Ada, namun alasan baterai ini masih banyak digunakan adalah alasan ekonomis.

Salah satu hambatan utama dari baterai jenis ini adalah umur pakainya yang relatif singkat dibandingkan dengan teknologi baterai yang lebih modern seperti lithium-ion. Dalam kondisi penggunaan normal, baterai asam timbal biasanya hanya bertahan sekitar 300 hingga 500 siklus pengisian daya, yang berarti pengguna harus menggantinya lebih sering. Selain meningkatnya biaya operasional dalam jangka panjang, hal ini juga menimbulkan permasalahan lingkungan akibat limbah baterai, dan merepotkan pengguna apabila dalam pemakaian tiba-tiba baterai ini rusak.

Selain itu, baterai asam timbal memiliki efisiensi energi yang rendah dan kinerja yang kurang optimal. Salah satu kekurangan lainnya adalah DoD (Deep of Discharge) yang rendah. Artinya, baterai ini tidak bisa digunakan 100% sesuai kapasitas yang tercantum. Umumnya baterai asam timbal hanya bisa digunakan sepertiga dari kapasitas yang tertulis. Misalnya baterai memiliki kapasitas sebesar 30Ah, maka kita hanya bisa menggunakan energinya yan tersimpan sebesar 10Ah saja. Jika lebih dari itu maka akan terjadi penurunan kuaitas (fenomena yang dikenal sebagai “sulfatasi”), yang mempercepat degradasi baterai. Penurunan kualitas ini bersifat permanen. Jika baterai kendaraan anda sudah pernah menjadi lemah sehingga tidak berfungsi dan harus di-charge secara manual, maka dipastikan baterai tersebut kualitasnya sudah turun secara permanen. Meskipun di-charge ulang, kondisinya tidak akan sama lagi.

Hambatan lainnya adalah bobot baterai asam timbal yang cukup berat, sehingga meningkatkan beban kendaraan dan mengurangi efisiensi energi secara keseluruhan. Selain itu, waktu pengisian yang relatif lama juga membatasi kinerja baterai ini. Karena itu, meskipun murah dan mudah didaur ulang, kita akan mempertimbangkan penggunaan baterai jenis lain seiring berkembangnya teknologi baterai yang lebih efisien dan tahan lama.

Alternatif baterai pengganti

Semua kendaraan listrik saat ini hampir tidak ada yang menggunakan baterai asam timbal, kecuali sepeda listrik / motor listrik kelas abal-abal. Hal ini mengindikasikan bahwa baterai jenis ini tidak layak digunakan untuk kendaraan listrik, sehingga memicu kita berpikir untuk mempertimbangkan baterai yang lebih modern. Baterai yang berkembang saat ini adalah baterai jenis lithium-Ion, di antaranya :

Dari berbagai jenis baterai Lithium-Ion di atas, yang umum beredar di pasaran dan cukup mudah kita beli adalah :

• Lithium Cobalt Oxide (LCO – LiCoO₂)
Baterai ini umum digunakan pada smartphone. Penyebab utama baterai jenis ini banyak digunakan pada gadget adalah kepadatan energinya yang tinggi sehingga ukurannya relatif kecil dan ringan. Sebenarnya ada juga pengembangan dari baterai ini yaitu berjenis Li-po (Lithium-polymer) yang pada dasarnya sama saja, bedanya menggunakan elektrolit polimer/gel sehingga lebih aman dan fleksibel.
Baterai jenis ini relatif mahal dan keamanannya rendah. Banyak kejadian di mana baterai ini terbakar, sehingga baterai jenis ini bukan pilihan kita.

• Lithium Titanate Oxide (LTO – Li₄Ti₅O₁₂)
Baterai jenis ini banyak digunakan pada mobil listrik untuk militer dan UPS (Uninterruptable Power Supply). Baterai ini adalah yang paling aman digunakan. penulis juga menggunakan baterai ini namun bukan pada kendaraan. Salah satu kekurangan baterai ini adalah tegangannya menurun seiring dengan penggunaan energi yang tersimpan ( tegangan tidak stabil), karena sifatnya menyerupai super capasitor. Walaupun siklus hidupnya sangat panjang (hingga 30.000 kali charging-discharging), namun seiring dengan usia baterai ini cenderung menjadi kembung. Akibatnya adalah internal resistance dari baterai meningkat sehingga efisiensi pemakaian akan sedikit berkurang seiring usia. Oleh karena faktor harga, baterai ini bukanlah pilihan kita.

• Lithium Iron Phosphate (LFP – LiFePO₄)
Baterai jenis ini banyak digunakan pada kendaraan listrik, dan juga digemari oleh para pengguna panel surya. Kelebihan baterai ini adalah keamanan yang sangat tinggi (tidak mudah meledak), umur pakai yang sangat panjang, stabil di suhu tinggi, waktu pengisian cepat, efisiensi charging-discharing relatif tinggi, dan ramah lingkungan karena tidak mengandung logam berbahaya. Baterai ini tegangannya hanya turun 2% – 3% per bulan, dan tidak mudah rusak apabila energinya digunakan sampai habis. Dengan berbagai kelebihan di atas, saat ini harganya hanya sedikit lebih mahal dibanding baterai asam timbal. Di samping itu, 4 buah baterai jenis ini yang terhubung seri, tegangannya kurang lebih sama dengan baterai asam timbal sehingga dengan membuat modul 4 buah baterai terhubung seri, baterai LFP dapat saling menggantikan dengan baterai asam-timbal (Bahasa kerennya: plug and play), sehingga menjadi piihan utama.

Pengunaan Baterai LFP pada sepeda motor
Faktor pertama yang harus kita ketahui untuk baterai berjenis LFP adalah proses produksi LFP sangat kompleks dan dapat menghasilkan variasi kualitas sel yang cukup besar, sehingga performa baterai di pasaran bervariasi. Belilah baterai pada penjual yang terpercaya (misalnya pada penjualan online: star seller, sudah banyak konsumen yang membeli baterainya dan review dari produknya baik semua).

Semua jenis baterai tidak boleh di-charge berlebihan (over-charging) karena akibatnya akan rusak. Jika akan dihubungkan secara seri, maka kita harus memastikan bahwa setiap baterai memiiki tegangan yang sama : tidak ada yang terlalu kurang dan sebaliknya tidak ada yang over-charging.

Untuk itu, dalam menggunakan baterai LFP yang terhubung seri kita memerlukan perangkat tambahan yang disebut sebagai BMS (Baterai Management System). Perangkat BMS ini akan memastikan bahwa tegangan pada setiap sel yang terhubung seri seragam, dan juga melindungi baterai dari over-charging maupun over-discharging. Di toko online, kitab bisa membeli BMS untuk arus maksimal 100A dengan harga di bawah Rp 100 ribuan. Sedangkan harga baterai LFP bervariasi mulai di bawah 100 ribuan per buah hingga di atas 100 ribuan ( dibutuhkan 4 buah baterai dihubungkan secara seri untuk menggantikan baterai asam timbal 12 volt). Contoh bentuk dan ukuran baterai LFP dengan kapasitas 6Ah dapat dilihat pada gambar 1.

Sedangkan hubungan perkabelan antara 4 buah baterai dan BMS dalam membentuk modul baterai 12 volt yang kompatibel dengan baterai asam timbal, adalah sebagai berikut:

Pada Gambar 2 terlihat bahwa BMS yang dibutuhkan adalah berjenis 4s (4s artinya adalah BMS untuk 4 sel terhubung seri). Jangan membeli BMS yang bukan 4s, karena tidak akan cocok dengan kebutuhan. BMS jenis 4s mimiliki 4 kabel terhubung ke masing-masing sambungan baterai yang terhubung seri, berfungsi untuk mengtur tegangan masing-masing baterai, ditambah kabel negatif input dan output. Kutub negatif dari baterai LFP harus terhubung melalui BMS, sebelum dihubungkan ke luar modul.

Penulis sudah menggunakan modul ini selama dua tahun, dan hasilnya adalah starter menjadi kencang dan bertenaga, tidak pernah ada masalah starting sehubungan dengan tegangan baterai yang lemah. Selama dua tahun pemakaian tidak pernah bermasalah dan bebas perawatan.

Semoga artikel ini dapat membantu pengguna sepeda motor yang lain, sebagai alternatif teknologi tepat guna. Mengingat baterai yang ada sekarang teknologinya sudah terbilang usang, dan satu-satunya alasan mengapa baterai jenis asam-timbal masih digunakan adalah dari segi harga, maka baterai LFP patut dipertimbangkannya sebagai alternatif mengingat harganya semakin terjangkau. (Bersambung)

M4210