Meningkatnya permintaan akan perangkat elektronik portabel yang lebih kecil, lebih ringan, dan lebih bertenaga bergantung pada kemajuan di bidang ini Baterai Lithium-ion (Li-ion) teknologi. Merancang paket baterai untuk perangkat modern memerlukan keseimbangan kepadatan energi, keamanan, ukuran, berat, biaya, dan kepatuhan terhadap peraturan.
Batasan Dimensi dan Berat Paket Baterai
Paket baterai yang lebih besar biasanya menghasilkan arus yang lebih tinggi untuk jangka waktu yang lebih lama.
Namun, perangkat portabel menghadapi keterbatasan berat dan ruang, sehingga produsen harus merancang paket ringan yang tetap memberikan daya besar.
Baterai lithium-ion tersedia dalam berbagai format untuk perangkat ini, termasuk silindris, prismatik, dan sel polimer kantong.
Sel Silinder (mis., 18650, 26650, 21700)
Sel silinder memiliki proses manufaktur yang matang, energi spesifik tinggi (200-260 Wh/kg), manajemen termal yang sangat baik, dan hemat biaya. Namun bentuknya yang kaku membatasi kepadatan energi volumetrik (500-600 Wh/L) dan fleksibilitas desain.
Mengintegrasikan banyak sel menambah kompleksitas dan ruang yang tidak efisien. Mereka biasanya digunakan dalam perangkat medis portabel, peralatan komersial dan militer genggam, dan peralatan listrik.
Sel prismatik
Sel prismatik memiliki casing persegi panjang dan biasanya menawarkan kepadatan energi volumetrik yang lebih tinggi (600-700 Wh/L) dibandingkan sel silinder karena pemanfaatan ruang yang lebih baik.
Mereka memiliki fleksibilitas desain menengah namun mungkin memiliki energi spesifik yang sedikit lebih rendah (160-220 Wh/kg) dan biaya per kWh lebih tinggi. Manajemen termal juga bisa menjadi lebih menantang.
Sel Polimer (Sel Kantong)
Sel polimer memiliki casing laminasi aluminium yang fleksibel dan kepadatan energi volumetrik yang tinggi (600-800 Wh/L), sehingga cocok untuk bentuk yang tipis atau tidak beraturan.
Mereka menawarkan rasio berat terhadap kapasitas yang baik (250-300 Wh/kg) tetapi tidak memiliki kekakuan mekanis, sehingga memerlukan dukungan struktural yang kuat.
Tantangannya meliputi manajemen termal dan biaya produksi. Sel-sel ini sering digunakan pada perangkat portabel seperti perangkat yang dapat dikenakan, peralatan medis, drone, laptop, dan tablet.
Batasan Watt Jam
Parameter desain utama adalah kapasitas energi total, diukur dalam Watt-jam (Wh = Tegangan * Amp-jam). Meningkatkan Wh akan memperpanjang waktu proses tetapi juga meningkatkan ukuran, berat, dan biaya.
Peraturan keselamatan memberlakukan batasan ketat pada Wh untuk perjalanan udara: Sel di bawah 20 Wh dan paket baterai di bawah 100 Wh diperbolehkan tanpa batasan.
Paket antara 100-160 Wh memerlukan persetujuan maskapai penerbangan, dengan maksimal dua paket per penumpang atau suku cadang. Paket di atas 160 Wh biasanya dilarang sebagai barang bawaan. Peraturan ini secara signifikan berdampak pada energi maksimum yang tersedia untuk ultraportabel berperforma tinggi seperti laptop premium.
Opsi Desain Pengisian Daya
Mengisi daya baterai lithium-ion memerlukan parameter tertentu.
Tidak seperti baterai lainnya, baterai memerlukan pengisi daya khusus karena variasi desain pabrikan yang memengaruhi pengaturan arus dan tegangan.
Dengan resistansi yang lebih rendah, sel lithium-ion memungkinkan pengisian daya lebih cepat, sehingga pengisi daya harus mengalirkan arus yang tepat tanpa mengisi daya secara berlebihan atau kurang. Pengisi daya khusus untuk paket baterai tertentu lebih disukai daripada model siap pakai.
Desain BMS
Sistem manajemen baterai (BMS) melindungi baterai litium-ion dari masalah seperti suhu tinggi, pengisian daya berlebihan, pengisian daya kurang, dan lain-lain pelarian termal. Peraturan mewajibkan pemasangan PASI untuk semua orang baterai berbasis litium, termasuk perangkat portabel.
Untuk perangkat portabel, fitur BMS mencakup pemantauan suhu, manajemen pengisian dan pengosongan berlebih, dan diagnosis kesalahan.
Interoperabilitas juga penting untuk mengkomunikasikan kondisi baterai di seluruh jaringan dan sistem pengontrol.
Fitur Khusus Kandang
Keamanan sangat penting untuk perangkat portabel yang menggunakan baterai lithium-ion. Baterai ini harus dilindungi dari tusukan dan kerusakan jika perangkat terjatuh atau salah penanganan.
Perlindungan sirkuit, seperti perangkat koefisien suhu positif polimer (PPTC), dapat melindungi sirkuit selama pengiriman dan pengangkutan.
Penutup juga melindungi baterai lithium-ion dari guncangan dan getaran sekaligus memungkinkan ventilasi gas dan pembuangan panas.
Produsen menawarkan berbagai pilihan penutup, termasuk bungkus menyusut, plastik bentuk vakum, dan plastik cetakan injeksi, yang menjalani pengujian jatuh secara aman untuk memastikan daya tahan dan keandalan.
Peraturan Portabilitas
Peraturan transportasi untuk baterai litium-ion berlaku untuk perangkat portabel dan non-portabel.
Semua baterai litium harus disertakan BMS komponen, baik dikirim secara terpisah atau dipasang. Mereka dibatasi hingga maksimum 100 watt-jam kecuali disetujui oleh operator. Perangkat portabel memerlukan pengujian dan sertifikasi keamanan.
Mulai Januari 2026, baterai lithium-ion yang dikirimkan sendiri harus memiliki status pengisian daya (SoC) sebesar 30% atau kurang. Selain itu, kemasan untuk pengiriman non-spesifikasi harus memenuhi uji tumpukan 3,0 meter jika berisi baterai di dalamnya atau dikemas dengan perangkat.
Kesimpulan
Merancang paket baterai lithium-ion untuk perangkat portabel bergantung pada kebutuhan perangkat, standar industri (seperti untuk penggunaan medis atau militer), dan peraturan yang diperlukan. A produsen paket baterai khusus seperti Holo Battery dapat membantu menentukan teknologi dan fitur yang tepat untuk memastikan baterai Anda berfungsi secara efektif, tetap andal, dan aman.
