5 Tatacara Penggunaan Bateri Yang Ideal

Share Button

Kecekapan bateri diukur dengan istilah “coulombic effeciency”. Ia dikira dengan mengira nisbah antara cas masuk dan keluar sesebuah bateri dalam satu kitar cas/nyahcas. Sebuah bateri yang ideal akan memberikan bacaan kecekapan coulombic bernilai 1 yang bermakna jumlah cas yang masuk sama dengan cas yang keluar. Walau bagaimanapun, masih belum ada pengeluar yang berjaya menghasilkan bateri yang ideal atau yang mempunyai kecekapan Coulombic 1, mengapa?

Untuk itu, kita perlu tahu tentang binaan sebuah bateri ion litium.

161024-struktur-bateri

Struktur ringkas sebuah bateri litium ion

Sebuah bateri litium ion terdiri daripada anod, katod, elektrolit dan pemisah. Elektrolit dalam bateri ion litium biasanya adalah daripada jenis garam litium seperti lithium hexafluorophosphate (LiPF6), Lithium tetrafluoroborate (LiBF4) atau lithium perchlorate (LiClO4) yang dilarutkan dalam pelarut organik seperti dietil karbonat.

Katod, kutub tempat arus elektrik mengalir keluar untuk menguasakan peranti elektronik pula biasanya diperbuat daripada sebatian litium dengan logam peralihan teroksida seperti litium nickel manganese cobalt oxide.

Pada masa ini, materi grafit banyak digunakan untuk menjadi anod pada bateri komersial oleh sebab ia adalah ejen penurun yang baik terhadap ion litium. Selain itu kosnya juga murah, dan lebih mudah diperoleh kerana grafit adalah carbon, elemen ke-15 paling banyak ditemui di kerak bumi.

161024-struktur-bateri-dengan-sei

Kewujudan SEI yang tidak berkenaan menjejaskan prestasi bateri

Semasa dicas atau dinyahcas, selain tindak balas kimia utama yang menghasilkan tenaga elektrik, berlaku juga tindak balas sekunder yang menjejaskan jangka hayat  bateri. Elektrolit bertindak balas dengan grafit dan menghasilkan satu lapisan pepejal yang digelar solid electrolyte interphase (SEI) pada bahagian katod. SEI yang tidak berkenaan akan merencatkan prestasi bateri kerana tindak balas utama tadi tidak dapat berlaku kerana katod telah dihalang oleh satu bahan asing.

Tindak balas ini tidak dapat dihentikan tetapi saintis hanya mampu membendungnya agar tidak terlalu memberi impak pada kelengkapan elektronik. Misalnya mereka menambah aditif pada cecair elektrolit seperti vanilin karbonat. Ia mengurangkan tindakbalas pengoksidaan yang menyebabkan anod tadi disaluti lapisan yang tidak dikehendaki.

Kita juga boleh mengurangkan kesan SEI terhadap prestasi bateri. Sebagai pengguna apakah yang amalan yang paling ideal dalam penggunaan bateri?


1. Elakkan Bateri Berada Dalam Kepanasan Atau Kesejukan Melampau

Suhu yang tinggi pada bateri menyebabkan tindak balas kimia berlaku dengan pantas. Ia boleh memendekkan hayat bateri melalui penghasilan SEI asing. Selain itu, suhu juga memanaskan larutan elekrolit seterusnya meningkatkan tekanan dalam bateri. Ia boleh menyebabkan kebocoran dan lebih bahaya, letupan.

Tetapi, rekaan peranti elektronik yang kompak seperti telefon pintar menyebabkan hal ini tidak dapat dielekkan. Cip pemproses, modem, dan panel papaparan menghasilkan haba semasa beroperasi. Semua komponen ini sangat hampir dengan bateri dan ia menyumbang kepada keadaan  bateri yang panas.

Sejuk juga menjadi musuh pada bateri. Suhu yang terlampau rendah menjadikan elektrolit memekat malah beku. Maka, tindak balas penghasilkan elektrik tidak dapat berjalan lancar dan ia memberi kesan kepada hayat bateri.


2. Jangan Biarkan Bateri Dinyahcas Sepenuhnya

161031-phone-habis-bateri

Bateri daripada kategori nikel kadmium (Ni-Cd) dan logam nikel hidrida (Ni-MH) adalah teknologi yang agak lama. Ia menghidapi masalah “memory effect” iaitu kehilangan ruang menyimpan cas. Bateri nikel yang baru hadir dengan kapasiti 100%, tetapi jika ia tidak dinyahcas sepenuhnya, cas yang tertinggal itu akan menjadikan elektrolitnya mengeras dan kapasiti bateri semakin berkurangan.

Sebab itulah bateri dalam kategori nikel perlu dinyahcas sepenuhnya bagi mengekalkan kecekapannya pada tahap optimum. Memory effect boleh dikatakan tidak berlaku pada bateri litium ion kerana masih tiada bukti yang konkrit yang menyatakan sebaliknya.

Pada bateri litium ion, terdapat sekeping modul litar keselamatan yang dibina dalam bateri itu sendiri ataupun pada peranti yang menggunakan bateri tersebut. Ia memastikan bateri ini berada dalam keadaan yang selamat untuk digunakan. Voltan dan arus yang mengalir masuk dan keluar bateri ini dipantau oleh komponen ini. Nasihat untuk mengecas bateri telefon semalaman bagi telefon yang baru dibeli tidak tepat kerana apabila bateri penuh, komponen ini akan memutuskan arus dan bateri akan berhenti dicas.

Dengan gandingan sistem operasi yang ada dalam telefon, ia juga akan mematikan telefon sebelum bateri dinyahcas sepenuhnya. Sebab itulah kadang-kadang telefon akan terpadam sendiri walaupun kita yakin baterinya masih ada. Bateri yang dinyahcas sepenuhnya akan mengurangkan jangka hayatnya.

Sebaiknya, sentiasa biarkan bateri berada lebih daripada 50% ataupun mula mengecas apabila bateri berada pada tahap 20%.


3. Jangan Simpan Bateri Yang Penuh Atau Kosong Terlalu Lama

161031-bateri-dalam-laci

Jika litar keselamatan yang mengawal arus dan voltan gagal berfungsi, bateri berkemungkinan akan terlebih cas. Bateri yang terlebih cas sebanyak kira-kira 3.6V mencetuskan pengoksidaan elektrolit pada bahagian katod dan menghasilkan SEI yang tidak boleh diuraikan semula. Ia mengurangkan kapasiti bateri secara kekal. Sebaliknya jika voltan bateri jatuh bawah 2V, penguraian katod pula berlaku dan turut menyumbang kepada pengurangan kapasiti bateri.

Kegagalan litar keselamatan agak jarang berlaku lebih-lebih lagi jika anda menggunakan bateri yang dikeluarkan daripada pengeluar yang sah dan bertauliah. Apa yang kita boleh pantau adalah untuk memastikan bateri pada voltan sekurang-kurangnya 2V atau kira-kira 20% sebelum menyimpan pada satu jangka masa yang lama.

Cara yang paling selamat adalah untuk menyimpan bateri pada tahap 50%.


4. Gunakan Pengecas Yang Sesuai

161031-bateri-rating

Voltan apungan (Float voltage) adalah fenomena dalam bateri iaitu voltan mengecas adalah sama dengan voltan semasa nyahcas. Hal ini bermakna, jumlah tenaga yang masuk dan keluar adalah sama. Ia mengelak bateri daripada terlebih cas.

Voltan apungan banyak digunakan dalam bateri teknologi lama seperti bateri kereta ataupun nikel kadmium. Tetapi konsep ini juga digunakan dalam bateri hari ini walaupun terdapat litar keselamatan terbina di dalamnya. Kebanyakkan pengeluar bateri Li-ion menggunakan 4.2V sebagai voltan apungan yang efisien, daripada segi kepantasan mengecas dan juga hayat bateri.

Sebab itulah anda disaran menggunakan pengecas daripada pengeluar asal atau yang bertauliah. Selain daripada membekalkan voltan apungan yang menepati piawian bateri yang anda gunakan, komponen yang digunakan untuk membina pengecas tersebut lebih diyakini kerana ia pengecas yang tidak sesuai menyebabkan voltan yang tidak terkawal dan ia boleh menyebabkan kebocoran pada bateri seterusnya risiko letupan.


5. Lupuskan Bateri Di Tempat Yang Betul

161031-bateri-dalam-tong-sampah

[sumber]

Bateri lambat laun akan kehabisan tenaga walaupun bateri yang boleh dicas semula kerana terdapat tindak balas dalam bateri yang mengurangkan kapasiti bateri dan ia tidak boleh dielakkan. Jadi kita perlu mengetahui kaedah yang paling selamat untuk membuangnya.

Semua jenis bateri termasuklah bateri Litium tidak seharusnya dibuang bersama-sama dengan sisa domestik. Hal ini kerana ia mengandungi bahan kimia yang toksik seperti merkuri dan plumbum. Elektrolit yang terkandung dalam bateri pula boleh mengalami tekanan yang tinggi kerana bateri adalah sebuah tangki penyimpan tenaga yang kedap. Suhu daripada penguraian sisa organik boleh menyumbang kepada tekanan yang tinggi pada bateri dan menyebabkan letupan.

Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara mengkategorikan bateri sebagai sisa elektronik. Mereka menggalakkan memasukkan bateri dalam plastik berwarna hijau untuk memudahkan pihak yang terlibat dalam pengurusan sisa mengenal pasti kandungan sampah itu.

Pusat-pusat kitar semula berhampiran anda juga gembira untuk menerima bateri anda untuk tujuan kitar semula.

[sumber2, 34, 5, 6, 7, gambar]

Apa komen anda?