I. Prinsip SOH: Apa yang Dicerminkannya?

Inti dari SOH adalah mengukur tingkat penuaan baterai. Penuaan ini terutama tercermin dalam dua aspek, yang juga merupakan dasar fisik perhitungan SOH:

1. Penurunan Kapasitas

Inilah manifestasi SOH yang paling mendasar dan intuitif. Setelah penggunaan jangka panjang, total daya yang dapat disimpan dan dilepaskan baterai akan berkurang secara permanen.

· Prinsip Fisika:

Kehilangan Litium Aktif: Selama siklus, elektrolit mengalami reaksi samping dengan permukaan elektroda, membentuk lapisan tipis antarmuka elektrolit padat. Lapisan tipis ini terus membesar dan menyerap ion litium bebas yang tersedia, sehingga mengurangi "litium efektif" yang terlibat dalam reaksi pengisian dan pengosongan.

o Degradasi Struktur Material Elektroda: Struktur kristal material elektroda positif dan negatif mengalami transisi fase ireversibel, pelarutan, atau keruntuhan selama penyisipan dan ekstraksi ion litium berulang, sehingga mengakibatkan berkurangnya "posisi" untuk menyimpan ion litium atau penurunan kemampuannya untuk menyimpan ion litium.

Hasil: Baterai baru dengan kapasitas nominal 100Ah mungkin, setelah beberapa tahun digunakan, hanya melepaskan 80Ah setelah terisi penuh dan kemudian dikosongkan. Tipe kapasitas SOH-nya adalah (80Ah / 100Ah) * 100% = 80%.

2. Penurunan Performa Daya (Peningkatan Resistensi Internal)

Resistansi internal baterai menentukan tegangan operasi dan panas yang dihasilkan selama pengisian dan pengosongan daya. Peningkatan resistansi internal menyebabkan kinerja baterai yang lebih buruk.

• Prinsip Fisika:

* Peningkatan Resistansi Internal Ohmik: Korosi pada pengumpul arus, peningkatan resistansi kontak antara bahan elektroda dan pengumpul arus, dll.

* Peningkatan Resistansi Internal Polarisasi Elektrokimia: Karena penebalan film SEI yang disebutkan di atas dan penurunan aktivitas bahan elektroda, ion litium menjadi lebih sulit untuk terinterkalasi dan terdeinterkalasi dalam elektroda, sehingga memperlambat laju reaksi.

* Peningkatan Resistansi Internal Polarisasi Konsentrasi: Kecepatan pengangkutan ion litium dalam elektrolit melambat.

Hasil: Ketika baterai dikosongkan pada tingkat tinggi yang sama, penurunan tegangan baterai baru sangat kecil, sementara tegangan baterai yang sudah tua turun tajam, menyebabkan sistem memicu proteksi tegangan rendah sebelum waktunya, gagal melepaskan semua energi, dan mengakibatkan pemanasan baterai yang lebih parah. SOH tipe dayanya dapat dihitung dengan peningkatan resistansi internal.

II. Peran SOH: Mengapa begitu penting? State of Harmony (SOH) bukanlah indikator akademis yang abstrak; ia memainkan peran krusial di seluruh siklus hidup baterai, terutama dalam hal keselamatan dan efisiensi ekonomi.

1. Untuk Pengguna:

· Menilai Nilai Baterai yang Tersisa dan Umur yang Diharapkan:

* Kendaraan Listrik: SOH merupakan indikator kunci untuk mengukur nilai mobil bekas. Indikator ini secara langsung mencerminkan sisa jarak tempuh kendaraan. Pengguna dapat menggunakan SOH untuk menentukan apakah baterai masih bergaransi (produsen biasanya menjanjikan, misalnya, "SOH tidak kurang dari 70% dalam 8 tahun atau 160.000 kilometer").

* Sistem Penyimpanan Energi: Membantu pengguna memahami kapasitas keluaran energi aktual dari sistem penyimpanan energi dan melakukan perhitungan manfaat ekonomi.

· Memandu Kebiasaan Penggunaan: Memahami tren penurunan SOH memungkinkan pengguna untuk menggunakan dan merawat baterai secara lebih ilmiah, sehingga menunda penuaannya.

2. Untuk Sistem Manajemen Baterai (BMS):

Ini adalah area inti dari Bahasa Indonesia: Peran SOH. BMS menggunakan informasi SOH untuk menyesuaikan strategi pengendaliannya secara dinamis guna mencapai tujuan keselamatan, efisiensi, dan umur panjang.

• Strategi Pengisian/Pengosongan yang Dioptimalkan:

o Batasan Daya: Saat SOH menurun (resistansi internal meningkat), BMS secara bertahap membatasi daya pengisian/pengosongan maksimum baterai untuk mencegah pengisian/pengosongan berlebih dan timbulnya panas berlebih, guna memastikan keselamatan.

o Baseline Perhitungan Kapasitas: BMS menghitung sisa rentang (SOC) berdasarkan baseline "kapasitas penuh", yaitu kapasitas maksimum yang dapat digunakan saat ini yang disesuaikan secara real-time berdasarkan SOH. Baterai dengan SOH 80%, meskipun SOC menunjukkan 100%, hanya memiliki 80% dari kapasitas aslinya.

• Memastikan Operasi yang Aman:

Baterai yang menua (biasanya dengan SOH rendah) memiliki sistem kimia internal yang lebih tidak stabil dan risiko thermal runaway yang lebih tinggi. BMS dapat memasuki mode manajemen yang lebih konservatif berdasarkan nilai SOH, sehingga memperkuat pemantauan dan perlindungan.

• Mencapai Manajemen yang Seimbang:

o Informasi SOH membantu BMS lebih cerdas menentukan apakah ketidakkonsistenan dalam sel dalam paket baterai disebabkan oleh ketidakkonsistenan SOC yang dapat dibalikkan atau peluruhan kapasitas yang tidak dapat dibalikkan (ketidakkonsistenan SOH), sehingga memungkinkan tindakan penyeimbangan yang lebih efektif.

3. Untuk penggunaan sekunder: Ketika Keadaan Kesehatan (SOH) baterai daya turun ke sekitar 80%, baterai tersebut mungkin tidak lagi memenuhi persyaratan jangkauan dan daya kendaraan, tetapi masih mempertahankan nilai residu yang signifikan.

· Penyaringan untuk penggunaan sekunder: SOH merupakan kriteria inti untuk menentukan apakah baterai yang sudah tidak digunakan lagi cocok untuk skenario penggunaan sekunder seperti penyimpanan energi, kendaraan listrik kecepatan rendah, dan catu daya cadangan. Berdasarkan kebutuhan kepadatan energi dari berbagai skenario aplikasi, baterai yang sudah tidak digunakan lagi dapat digolongkan dan didaur ulang secara tepat.

Singkatnya, SOH baterai litium besi fosfat merupakan indikator kesehatan yang komprehensif, yang berasal dari penuaan kimia dan fisik yang ireversibel di dalam baterai. Perannya adalah menyediakan dasar pengambilan keputusan yang krusial untuk manajemen keselamatan baterai, estimasi kondisi, penilaian nilai, dan penggunaan sekunder.