Baterai

Perbedaan Supercapasitor dengan Baterai Lithium Ion

Kelebihan dan Kelemahan Superkapasitor

Perbedaan Supercapasitor dengan Baterai Lithium Ion. Ada perdebatan panjang bahwa Superkapasitor akan mengesampingkan pasar baterai di masa depan. Beberapa tahun yang lalu ketika Supercapacitors tersedia, ada hype besar tentang hal itu dan banyak yang mengharapkannya untuk menggantikan baterai dalam produk elektronik komersial dan bahkan di Kendaraan Listrik.

Tapi, hal seperti itu tidak benar-benar terjadi, karena Superkapasitor dan Baterai sama sekali berbeda satu sama lain dan mereka memiliki aplikasinya sendiri.

Fakta Menarik: Hampir semua pengontrol airbag modern ditenagai oleh superkapasitor, karena waktu responsnya yang cepat dibandingkan baterai.

Dibandingkan dengan baterai, Supercapacitor atau Ultracapacitor adalah sumber energi atau penyimpanan berdensitas tinggi dengan kapasitansi besar untuk rentang waktu yang singkat. Pada artikel ini, kita akan membahas Superkapasitor vs Baterai (Lithium / Asam Timbal) pada berbagai parameter dan diakhiri dengan studi kasus bagi seorang insinyur untuk memahami di mana seseorang dapat memilih superkapasitor daripada baterai untuk aplikasinya.

Jika Anda seorang pemula dalam Supercapacitors maka sangat disarankan untuk mempelajari dasar-dasar Supercapacitors sebelum Anda melangkah lebih jauh.

Kepadatan Daya

Superkapasitor memiliki kepadatan daya yang tinggi dibandingkan baterai dengan nilai yang sama. Meskipun ada berbagai jenis baterai di pasaran, misalnya baterai lithium-ion, polimer, timbal-asam, memiliki kerapatan daya yang berbeda, dari 200 Wh per kg hingga 250 Wh per kg. Peringkat juga dapat sangat bervariasi tergantung pada proses pembuatannya. Bagan perbandingan di bawah ini menunjukkan kepadatan daya Supercapacitor vs Baterai.

kapasitas baterai vs superkapasitor

Tapi, untuk superkapasitor, kerapatan daya bervariasi dari 2500 Wh per kg hingga 45000 Wh per kg. Itu jauh lebih besar daripada kerapatan daya baterai dengan nilai yang sama.

Baca Juga:  Elektrolit Baru Meningkatkan Kinerja Baterai Lithium-Oksigen

Karena kepadatan daya yang tinggi, superkapasitor adalah sumber daya yang berguna di mana arus puncak yang lebih besar diperlukan.

 

Efisiensi

Dalam hal efisiensi, superkapasitor 95% lebih efisien daripada baterai yang 60-80% efisien dalam kondisi beban penuh. Baterai dalam beban tinggi menghilangkan panas yang berkontribusi pada efisiensi rendah.

Selain itu, suhu baterai dan parameter lainnya harus dipantau selama pengisian dan pengosongan menggunakan Sistem Manajemen Baterai (BMS), sedangkan pada superkapasitor sistem pemantauan ketat seperti itu mungkin tidak diperlukan.

Efisiensi Ultracapacitor vs Baterai ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Namun, perlu dicatat bahwa Superkapasitor juga menghasilkan panas nominal selama operasi.

 

Siklus dan Umur

Masa pakai baterai sangat bergantung pada siklus pengisian dan pemakaian. Dalam kasus baterai Lithium dan timbal-asam, waktu pengisian dan pengosongan dibatasi dari 300 hingga 500 siklus, terkadang bisa maksimal 1000 kali. Masa pakai tanpa situasi pengisian dan pengosongan baterai lithium dapat bertahan selama rentang 7 tahun.

Superkapasitor hampir memiliki siklus pengisian tak terbatas, dapat diisi dan dikosongkan untuk sejumlah besar kali; itu bisa dari 1 lakh hingga 1 juta waktu. Umur superkapasitor juga tinggi. Sebuah superkapasitor dapat bertahan selama 10-18 tahun, sedangkan baterai Lead-Acid hanya dapat bertahan sekitar 3-5 tahun.

 

Discharge Voltage Factor

Baterai memberikan tegangan keluaran yang relatif konstan. Tetapi tegangan keluaran superkapasitor menurun selama kondisi pemakaian. Oleh karena itu, saat menggunakan baterai sebagai sumber daya, seseorang dapat menggunakan regulator buck atau boost tergantung pada persyaratan aplikasi, tetapi saat menggunakan superkapasitor, ini adalah pilihan populer untuk menggunakan konverter boost rentang lebar untuk mengkompensasi kehilangan tegangan input.

Baca Juga:  Charging Baterai Litium, Metode Pengecasan Baterai yang Tepat

Waktu pengisian

Baterai yang berbeda menggunakan algoritma pengisian yang berbeda. Untuk mengisi baterai Lithium-ion tegangan konstan dan pengisi daya arus konstan digunakan. Pengisi daya perlu dikonfigurasi secara khusus untuk mendeteksi kondisi pengisian daya baterai serta suhunya. Untuk kasus baterai timbal-asam metode pengisian tetesan digunakan.

Secara keseluruhan, untuk mengisi baterai terlepas dari Lithium-ion atau timbal-asam, dibutuhkan waktu berjam-jam untuk mengisi penuh. Superkapasitor memiliki waktu pengisian sangat cepat; perlu waktu yang sangat singkat untuk mendapatkan muatan penuh. Oleh karena itu, untuk aplikasi di mana waktu pengisian daya yang dibutuhkan sangat sedikit, superkapasitor pasti menang atas kapasitas baterai yang sama.

 

Biaya Perbedaan Supercapasitor dengan Baterai Lithium Ion

Biaya merupakan parameter penting untuk masalah terkait desain produk. Superkapasitor adalah alternatif yang mahal bila digunakan sebagai pengganti baterai. Biaya terkadang menjadi sangat tinggi seperti 10 kali lebih tinggi jika dibandingkan dengan kapasitas baterai yang sama.

 

Faktor risiko

Baterai lithium atau baterai timbal-asam memerlukan perawatan atau perhatian khusus selama kondisi pengoperasian atau pengisian daya. Khusus untuk baterai lithium-ion, topologi pengisian daya perlu dikonfigurasi sedemikian rupa sehingga baterai tidak boleh diisi daya secara berlebihan atau diisi dengan kapasitas arus yang lebih tinggi daripada yang sebenarnya dapat diterima baterai. Hal ini meningkatkan risiko ledakan setiap kali baterai diisi daya secara berlebihan atau diisi dengan arus tinggi.

Tidak hanya dalam kondisi pengisian, tetapi baterai juga perlu dioperasikan dengan hati-hati selama situasi pemakaian. Kondisi debit yang dalam berpotensi merusak masa pakai baterai. Oleh karena itu, baterai perlu diputuskan dari beban setelah mencapai tingkat status pengisian tertentu. Juga, korsleting baterai adalah situasi yang berbahaya.

Baca Juga:  Mencegah Pelarian Termal dalam Penyimpanan Sistem Lithium-ion (ESS)

Superkapasitor lebih aman daripada baterai dalam hal faktor risiko di atas. Namun, pengisian superkapasitor menggunakan tegangan yang lebih tinggi dari rating berpotensi berbahaya bagi superkapasitor. Tapi, saat mengisi lebih dari satu kapasitor, itu bisa menjadi pekerjaan yang rumit.

 

Studi Kasus Perbedaan Supercapasitor dengan Baterai Lithium Ion

Mari kita pertimbangkan situasi di mana kita ingin menyalakan 10 LED paralel selama 1 jam. Untuk aplikasi ini, mari kita cari tahu, sebagai seorang insinyur haruskah kita mempertimbangkan untuk menggunakan superkapasitor atau baterai lithium?

Mari kita asumsikan LED menarik arus 30mA pada 2.5V. Oleh karena itu, watt 10 LED secara paralel adalah

2.5V x 0.03 x 10 = 0.75 Watt

Nah, untuk pemakaian 1 Jam yaitu 3600 detik, energi yang dibutuhkan bisa dihitung sebagai

3600 x 0.75 = 2700 Joules.

Jika kita mempertimbangkan Superkapasitor 10F 2.5V, ia dapat menyimpan E = 1/2CV2 yaitu

½ x 10 x 2.52 =​ 31.25 Joules

Kesimpulan

Perbedaan Supercapasitor dengan Baterai Lithium Ion di atas hanya dilakukan antara baterai tertentu (lithium atau asam timbal) dengan superkapasitor. Namun, ada baterai yang berbeda dengan komposisi kimia yang berbeda. Di sisi lain, ada juga superkapasitor yang berbeda dengan komposisi kimia yang berbeda seperti superkapasitor elektrolitik berair atau dengan superkapasitor cair ionik serta superkapasitor elektrolitik hibrida dan organik juga di pasaran. Komposisi yang berbeda memiliki karakteristik dan spesifikasi kerja yang berbeda.

Superkapasitor memiliki lebih banyak poin positif dalam hal aplikasi daripada baterai. Tapi, ia juga memiliki sisi negatif dibandingkan dengan baterai. Oleh karena itu, penggunaan superkapasitor sangat bergantung pada jenis aplikasinya.

 

 

 

Builder Indonesia

Builder ID, Platform Online terdepan tentang teknologi konstruksi. Teknik perkayuan, teknik bangunan, Teknik pengelasan, Teknik Kelistrikan, teknik konstruksi, teknik finishing dan pengecatan.Review produk bangunan, review Alat pertukangan, informasi teknologi bahan bangunan, inovasi teknologi konstruksi

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker