BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat sekarang, dunia telah mengalami krisis energi dan masalah lingkungan
akibat penggunaan energi fosil untuk kendaraan konvensional, sehingga
penggunaan kendaraan listrik sangat diperhitungkan untuk mengatasi masalah
tersebut Lu, 2013 ; Hu, 2010. Menurut perkiraan seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 1.1, pada tahun 2020, penjualan HEVs, PHEVs dan EVs akan mencapai sekitar 40 juta kendaraan, yang mewakili kira-kira setengah dari total pasar. HEVs
akan terus memimpin jalan, membuat sebagian besar penjualan kendaraan listrik meningkat dan menunjukkan pergeseran dari NiMH ke baterai ion lithium.
Perkiraan ini jelas menyatakan bahwa setidaknya selama 10 tahun ke depan, pasar mobil akan terdiri dari beberapa jenis kendaraan ICES, HEVs, PHEVs, EVs
serta berbagai jenis baterai NiMH, lithium-ion, lead-acid. Sumber industri lain setuju bahwa semua kemungkinan akan berkembang secara bersama, bertahap dan
pada lokasi yang berbeda, sehingga mungkin tidak ada pemenang tunggal yang jelas Wise, 2010.
Gambar 1.1. Perkiraan global pada kendaraan listrik , 2010-2020 PRTM, 2010 Beberapa perkiraan pasar yang lebih sederhana. Menurut
Total Battery Consulting
TBC, misalnya pasar kendaraan untuk EV dan PHEV akan meningkat 200.000 pada tahun 2015 dan satu juta pada tahun 2020, jauh lebih
rendah dari perkiraan PRTM. TBC menyimpulkan, bahkan dari perkiraan yang
Universitas Sumatera Utara
lebih sederhana, bahwa penanaman modal dan ekspansi yang didukung oleh dana Arra akan menyebabkan kelebihan kapasitas mulai tahun 2013 Farley, 2010.
Demikian pula, strategi perusahaan konsultan Roland Berger memprediksi bahwa pada awal 2015, kapasitas global untuk baterai lithium-ion akan dua kali lipat
jumlah peningkatannya untuk memenuhi proyeksi permintaan 2016 Roland Berger Strategy Consultants, 2010.
Baterai lithium ion dianggap sebagai salah satu bagian yang paling penting dalam masalah ini Lu, 2013 ; Hu, 2010.
Battery Management System
BMS sangat penting untuk membuat penggunaan baterai dalam EVs lebih baik.
Dikarenakan kapasitas baterai menurun seiring meningkatnya waktu siklus baterai, maka
State Of Healt
SOH memprioritaskan estimasi pada BMS. Kapasitas baterai baru di dapat dengan mudah, tetapi kapasitas dari usia sel harus
diperkirakan sesuai dengan karakteristik siklus hidup dari baterai. Selain itu, penggunaan
Remaining Useful Life
RUL dapat dianalisis berdasarkan siklus hidup baterai Chen, 2013.
Baterai lithium ion terdiri lebih dari satu sel. Setiap sel terdiri dari empat komponen, yaitu: Elektroda positif katoda, Elektroda negatif anoda, Separator
dan Elektrolit. Katoda terbuat dari bahan yang disisipkan pada aluminium foil. Pasta katoda mengandung bahan katoda, termasuk oksida logam lithium, pengikat
Polivinilidena fluoride
PVDF, bahan karbon karbon black, bubuk grafit, dan serat karbon, dll dan pelarut N-methyl-2-pirolidon NMP. Pasta dilapiskan
pada aluminium foil, kemudian dikeringkan dan ditekan dengan ketebalan yang sesuai METI, 2009b. Ada empat jenis katoda yang digunakan dalam baterai
lithium-ion untuk kendaraan. LMO
Lithium Mangan Oxide
adalah yang paling umum digunakan sebagai katoda untuk HEVs, PHEVs, dan EVS. Deutsche
Bank, 2009 Anoda terbuat dari bahan yang disisipkan pada tembaga foil. Bahan aktif
anoda, seperti grafit, yang dicampur dengan
binder
PVDF atau karet stirena butadiena SBR, pelarut NMP atau air, dan karbon tabung karbon dan karbon
hitam METI, 2009b. Setelah terbentuk lapisan, anoda dikeringkan dan di
press
. Separator adalah membran mikro-pori, yang mencegah kontak antara
anoda dan katoda. Separator terbuat dari polietilena atau polypropylene. Selain
Universitas Sumatera Utara
itu, separator memiliki fungsi keamanan yang disebut
shutdown
. Jika sel sengaja dipanaskan, maka separator mencair karena suhu tinggi dan mengisi pori-
pori mikro untuk menghentikan aliran lithium-ion antara anoda dan katoda METI, 2009b .
Elektrolit yang digunakan dalam baterai lithium-ion adalah campuran garam litium dan pelarut organik. Beberapa pelarut organik dicampur untuk
mengurangi viskositas elektrolit dan meningkatkan kelarutan garam litium METI, 2009b. Hal ini akan meningkatkan mobilitas ion lithium dalam elektrolit,
sehingga kinerja baterai lebih tinggi. Saat ini, semua studi untuk siklus hidup baterai didasarkan pada baterai
lithium ion dengan anoda berbasis grafit. Namun, siklus hidup baterai lithium ion dengan anoda grafit terbatas karena terbentuknya lapisan pasif
Solid Electrolyte Interphasa
SEI dan penebalan pada anoda grafit, terjadi
lithium plating
saat pengisian di bawah suhu rendah, dan terjadi reaksi samping lainnya. Saat ini,
anoda lithium titanium oksida LTO, biasanya Li
4
Ti
5
O
12
dianggap sebagai pilihan yang lebih baik daripada anoda grafit konvensional Scrosati, 2010,
karena bersifat zero-strain, tidak ada pembentukan lapisan SEI, tidak terjadi
lithium plating
sehingga pengisian cepat meskipun di bawah suhu rendah, dan stabilitas termal di bawah suhu tinggi Belharouak, 2011. Jadi baterai ion lithium
dengan anoda LTO menunjukkan siklus hidup yang sangat panjang. Hasil ini juga diverifikasi dalam banyak literatur Lu, 2013 ; Scrosati, 2010 ; Zaghib, 2011 ;
Han, 2013. Kemungkinan penurunan kapasitas baterai biasanya sangat kecil dalam kondisi siklus biasa, terutama di bawah suhu kamar Han, 2013.
Dalam pembuatan sel baterai, hal yang paling penting adalah membuat lembaran. Lembaran harus memiliki komposisi bahan yang tepat, memiliki daya
rekat yang baik, memiliki konduktifitas tinggi dan ketebalan yang sesuai. Lembaran dibuat dengan mencampurkan material aktif dengan binder PVDF,
Super P, dan pelarut DMAC. Dalam proses pembuatan lembaran elektroda ada beberapa parameter yang harus diperhatikan seperti komposisi bahan, lama
pencampuran, suhu pemanasan, kecepatan pencampuran, viskositas slurry, ketebalan, kecepatan coating, suhu dan lama pengeringan. Parameter-parameter
ini yang mempengaruhi karakteristik lembaran elektroda baterai yang pada
Universitas Sumatera Utara
akhirnya mempengaruhi performa sel baterai. Ketepatan dalam mencampurkan bahan pada komposisi yang pas sangat perlu diperhatikan dalam hal ini, karena
komposisi bahan akan menentukan morfologi lembaran anoda dan efeknya berpengaruh terhadap kinerja elektroda. Dalam penelitian ini akan dibuat
lembaran anoda dengan berbahan dasar serbuk LTO yang fokus pada komposisi bahan.
1.2 Rumusan Masalah
Kategori