Mengapa Kepadatan Energi Pentings di pasar Drone/UAV
Pertumbuhan eksponensial industri drone sangat bergantung pada kemajuan teknologi baterai. Kepadatan energi yang sangat-tinggi menjadi faktor penting dalam mendukung penerbangan yang lebih lama dan aplikasi yang lebih serbaguna.
Kepadatan energi yang lebih tinggi berarti drone dapat terbang lebih lama dan membawa lebih banyak beban. Kemampuan ini sangat penting untuk memperluas penggunaan drone di luar fotografi, termasuk transportasi, pengawasan, dan pemantauan lingkungan.
Manfaat untuk Drone Komersials & Dampak Lingkungan
Drone komersial, terutama yang digunakan dalam pengiriman paket dan inspeksi industri, mendapat manfaat besar dari baterai dengan kepadatan energi tinggi. Mereka dapat menempuh jarak yang lebih jauh dengan sekali pengisian daya, menjadikannya lebih efektif dan-efisien biaya.
Baterai dengan kepadatan energi tinggi juga lebih ramah lingkungan. Mereka bertahan lebih lama dan mengurangi frekuensi penggantian baterai, sehingga mengurangi dampak lingkungan dari pengoperasian drone.
Berapa Kepadatan Energi baterai?
Kepadatan energi adalah berapa banyak energi yang tersimpan dalam satuan ruang atau satuan massa suatu materi. Kerapatan energi suatu baterai adalah besarnya energi listrik yang dikeluarkan oleh rata-rata satuan volume atau massa baterai, yang secara umum dibagi menjadi dua dimensi: rapat energi berat dan rapat energi volume.
Kepadatan energi berat baterai dapat dihitung secara sederhana dengan rumus ini: Tegangan nominal (V) * Kapasitas terukur (Ah) / Berat baterai (kg)=energi spesifik atau kepadatan energi (Wh/kg).
Kepadatan energi berbagai jenis baterai isi ulang adalah sebagai berikut:
Kepadatan energi baterai asam timbal berkisar antara 50-70 Wh/kg;
Kepadatan energi baterai Nikel-kadmium berkisar antara 50-80 Wh/kg;
Kepadatan energi baterai Nikel-metal hidrida berkisar antara 60-140 Wh/kg;
Kepadatan energi baterai Lithium-ion berkisar antara 150-300 Wh/kg;
Baterai timbal-asam memiliki kepadatan energi yang rendah. Jika digunakan untuk mengendarai mobil keluarga sejauh lebih dari 200 km, dibutuhkan hampir 1 ton baterai, yang terlalu berat untuk digunakan sebagai sumber tenaga kendaraan listrik. Alasan lainnya adalah Pb beracun, tidak ramah lingkungan, dan kinerja siklus baterai timbal-asam buruk. Padahal, kepadatan energi baterai litium-ion adalah sekitar 150~300Wh/kg, yang jauh lebih tinggi dibandingkan baterai timbal-asam, begitu pula dengan kinerja siklusnya, sehingga baterai litium-ion adalah pilihan terbaik untuk pengembangan kendaraan listrik energi baru.
Saat ini, ada dua jalur teknis utama untuk baterai lithium{0}}kepadatan-energi tinggi di pasaran: baterai LiFePO4 yang ekonomis & baterai Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide(NMC) kelas menengah-tinggi-.
Pada tahun 2015, baterai LiFePO4 menjadi produk utama di pasar. Pada saat itu, kepadatan energi sebagian besar sistem baterai LiFePO4 yang ada di pasaran adalah sekitar 70-90Wh/kg, sedangkan kepadatan energi baterai NMC jauh lebih tinggi, yaitu mencapai 130Wh/kg. Untuk segera membuka pasar mobil penumpang yang sensitif terhadap jarak tempuh, pemerintah Tiongkok pertama kali mengusulkan untuk menjadikan kepadatan energi baterai sebagai indikator acuan dalam kebijakan subsidi kendaraan energi baru pada tahun 2016. Semakin tinggi kepadatan energi, semakin banyak subsidi. Struktur pasar baterai LiFePO4 dan baterai NMC mulai berubah, dan perusahaan mobil besar mulai mengganti baterai NMC dalam skala besar. Sejak Juni 2019, dengan dicabutnya subsidi dan tingginya biaya produksi baterai lithium NMC, baterai LiFePO4 kembali menjadi solusi energi utama di pasar. Untuk beradaptasi dengan perkembangan pasar, semua produsen baterai besar telah memulai strategi dua lini LiFePO4 + NMC. Kini baterai LiFePO4 telah mencapai kepadatan energi 210Wh/kg.
Batasan apaeditukepadatan energi baterai lithium polimer?
Ada empat bagian penting dari baterai litium: anoda, katoda, elektroda, dan diafragma, yang semuanya memengaruhi kepadatan energi baterai. Dan elektroda adalah tempat terjadinya reaksi kimia. Kunci untuk meningkatkan kepadatan energi baterai adalah dengan mengembangkan bahan elektroda baru dan meningkatkan proses produksi.
Dari penjelasan di atas kita dapat mengetahui bahwa kepadatan energi baterai litium yang tersusun dari LiFeO4 dan material terner Ni Co Mn sangat berbeda. Perbedaan rasio Ni, Co, dan Mn pada material terner juga akan menyebabkan perbedaan performa baterai. Semakin tinggi proporsi Ni, semakin tinggi kapasitas spesifik baterai. Baterai sistem katoda positif Ni tinggi yang saat ini dipromosikan memiliki kepadatan energi massa antara 240-300Wh/kg (kepadatan energi volume 560Wh/L-650Wh/L).
Bahan anoda utama di pasar baterai litium sebagian besar adalah grafit (bahan-berbasis karbon), namun penyimpanan energi bahan berbasis karbon-saat ini mendekati batas atas teoritis. Kapasitas spesifik bahan anoda berbasis silikon-dapat mencapai 4200mAh/g, yang jauh lebih tinggi daripada kapasitas spesifik teoretis anoda grafit sebesar 372mAh/g. Dengan diperkenalkannya anoda karbon silikon, kepadatan energi massa sel baterai akan ditingkatkan menjadi 300-400Wh/kg (kepadatan energi volume 630Wh/L-750Wh/L), sehingga menjadi pengganti anoda grafit yang kuat.
Kesimpulan
Masa depan tampak menjanjikan dengan potensi integrasi teknologi, yang selanjutnya dapat meningkatkan kepadatan energi baterai drone. Kepadatan energi yang sangat-tinggi pada baterai drone bukan hanya peningkatan teknis namun juga perubahan transformasi yang akan memberi daya pada drone generasi berikutnya. Seiring kemajuan teknologi, hal ini akan membuka kemungkinan-kemungkinan baru dan mendefinisikan kembali apa yang mampu dicapai oleh drone. Mari kita bersiap untuk kedatangan generasi baru dalam waktu dekat!
