Pengguna baterai sering bertanya: “Mengapa baterai Li-ion lama membutuhkan waktu lama untuk mengisi daya?”
Memang, ketika Li-ion semakin tua, baterai memerlukan waktu lebih lama untuk mengisi daya meskipun kapasitas yang perlu diisi sedikit.
Fenomena ini disebut sebagai “sindrom orang tua”.
Gambar 1 menunjukkan waktu pengisian baterai Li-ion baru dengan kapasitas 100 persen dibandingkan dengan baterai yang sudah tua yang hanya menghasilkan 82 persen.
Keduanya membutuhkan waktu sekitar 150 menit untuk mengisi daya.
Gambar 1: Baterai Li-ion baru dan yang sudah tua diisi daya [1] Kedua baterai membutuhkan waktu sekitar 150 menit untuk mengisi daya. Baterai baru mengisi hingga 1.400mAh (100%) sementara yang lama hanya mencapai 1.150mAh (82%).
Saat mengisi daya Li-ion, tegangan meningkat seperti mengangkat beban dengan karet gelang. Baterai baru akan lebih “lapar” dan dapat menampung lebih banyak “makanan” sebelum mencapai batas tegangan 4,20V/sell dibandingkan dengan Li-ion yang sudah tua yang mencapai batas tegangan setelah hanya sekitar 60 menit. Dalam analogi karet gelang, baterai baru memiliki kelenturan lebih sedikit dibandingkan dengan baterai lama dan dapat menerima daya lebih lama sebelum mencapai saturasi.
Gambar 2 menunjukkan perbedaan waktu saturasi pada Tahap 2 saat arus menurun dari arus yang sepenuhnya teratur hingga sekitar 0,05C untuk memicu mode siap. Penurunan pada baterai yang baik singkat dan diperpanjang pada baterai yang sudah tua. Hal ini menjelaskan waktu pengisian daya yang lebih lama pada Li-ion yang lebih tua dengan kapasitas lebih rendah. Analogi yang dapat digunakan adalah seorang atlet muda berlari sprint dengan sedikit atau tanpa melambat di akhir, sedangkan orang tua kehabisan napas dan mulai berjalan, memperpanjang waktu untuk mencapai tujuan.
Mengamati waktu saturasi baterai Li-ion baru dan lama pada Tahap 2 sebelum beralih ke mode siap Gambar 2: Mengamati waktu saturasi baterai Li-ion baru dan lama pada Tahap 2 sebelum beralih ke mode siap. Sel baru tetap dalam kondisi pengisian penuh lebih lama daripada sel lama dan memiliki penurunan arus yang lebih pendek.
Efek penuaan umum pada Li-ion adalah kehilangan kemampuan transfer daya. Ini disebabkan oleh pembentukan material pasif pada elektroda, yang menghambat aliran elektron bebas. Hal ini mengurangi porositas elektroda, menurunkan luas permukaan, mengurangi konduktivitas ionik, dan meningkatkan hambatan migrasi. Fenomena penuaan ini bersifat permanen dan tidak dapat dibalik.
Kesehatan baterai didasarkan pada tiga atribut fundamental ini:
- Kapasitas, kemampuan untuk menyimpan energi. Kapasitas adalah indikator kesehatan utama baterai
- Resistansi internal, kemampuan untuk mengalirkan arus
- Self-discharge, indikator integritas mekanis
Pola pengisian daya mengungkapkan indikator kesehatan yang berharga dari Li-ion.
Baterai yang baik menyerap sebagian besar daya pada Tahap 1 sebelum mencapai 4,20V/sell dan penurunan arus pada Tahap 2 singkat. “Kurangnya nafsu makan” pada Li-ion dapat disebabkan oleh baterai yang terisi sebagian; waktu penurunan arus yang sangat lama berhubungan dengan baterai dengan kapasitas rendah, resistansi internal tinggi dan/atau self-discharge yang tinggi.
Algoritma dapat dikembangkan yang membandingkan Tahap 1 dan Tahap 2 berdasarkan kapasitas dan status pengisian daya. Anomali, seperti kapasitas rendah dan self-discharge yang tinggi dapat diidentifikasi dengan menetapkan ambang batas penerimaan.