Apa itu Impedansi Baterai ?
Impedansi baterai adalah hambatan total terhadap aliran arus di dalam baterai ketika diberikan sinyal AC (arus bolak-balik). Impedansi bukan hanya resistansi murni (R), tetapi merupakan kombinasi dari beberapa komponen yang mempengaruhi resistansi pada baterai, seperti :
- Resistansi Ohmik (R₀) → hambatan dari konduktor, elektrolit, dan koneksi internal
- Charge Transfer Resistance (Rct) → hambatan saat reaksi elektrokimia berlangsung
- Reaktansi (X) → efek kapasitif dan difusif akibat pergerakan ion
Dengan mengetahui nilai impedansi pada baterai, kita dapat mengetahui umur pakai baterai (State of Health – SoH)
Seiring waktu dan siklus charge-discharge:
- Struktur elektroda mengalami degradasi
- Terbentuk lapisan SEI (Solid Electrolyte Interphase) yang menebal
- Resistansi transfer muatan meningkat
Semua fenomena tersebut tercermin dalam kenaikan nilai impedansi, artinya Impedansi adalah indikator dini degradasi baterai sebelum kapasitas turun drastis.
Salah satu metode pengujian impedansi baterai adalah Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) Adalah metode pengujian yang digunakan untuk menganalisis kondisi internal baterai dengan cara memberikan sinyal listrik kecil (AC) pada berbagai frekuensi, lalu mengukur bagaimana baterai merespons sinyal tersebut.
Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) digunakan dalam pengujian impedansi baterai karena metode ini mampu melihat kondisi internal baterai secara detail tanpa merusaknya. Jika kita hanya mengukur resistansi DC biasa, hasilnya hanya menunjukkan hambatan total secara sederhana.
Padahal di dalam baterai terjadi:
- Reaksi kimia (charge transfer)
- Pergerakan ion dalam elektrolit
- Proses difusi ion di elektroda
- Efek kapasitif dari lapisan SEI
Semua proses ini tidak bisa dipisahkan hanya dengan pengukuran DC, sehingga dengan menggunakan metode EIS, dapat memisahkan setiap fenomena tersebut berdasarkan frekuensi.
Mengapa Impedansi Penting pada Kendaraan Listrik (EV)?
Electric vehicle industry sangat bergantung pada performa baterai lithium-ion sebagai sumber energi utama. Dalam aplikasi EV :
- Baterai bekerja pada arus tinggi (high current discharge)
- Dibutuhkan stabilitas termal dan efisiensi energi
- Diperlukan umur pakai panjang (long cycle life)
Ketika impedansi meningkat, maka:
- Drop tegangan semakin besar saat akselerasi
- Panas yang dihasilkan meningkat (I²R losses)
- Efisiensi sistem menurun
- Degradasi baterai semakin cepat
Inilah alasan mengapa analisis impedansi menjadi parameter kunci dalam optimalisasi umur pakai EV.
Battery Impedance Meter Hioki BT4560
Battery Impedance Meter seri Hioki B4560 memungkinkan pengukuran EIS yang cepat dan mudah, mulai dari tahap penelitian dan pengembangan (R&D) hingga lini produksi. Selain itu, dengan menambahkan Switch Mainframe SW1001 atau SW1002, alat ini dapat diperluas secara mudah menjadi sistem evaluasi multi-channel, sehingga proses pengujian beberapa baterai dapat dilakukan secara otomatis dan lebih efisien. Dilengkapi dengan kabel LAN yang dapat memudahkan integrasi ke dalam software.
Seri Hioki BT4560 dapat mengukur baterai berkapasitas tinggi dengan impedansi internal kurang dari 1 mΩ secara akurat. Alat ini menghasilkan data yang konsisten dan dapat direproduksi, sehingga meningkatkan keandalan dalam proses analisis dan evaluasi.
Meningkatkan stabilitas pengukuran frekuensi tinggi dengan metode 4-terminal-pair
Pengukuran 4-terminal-pair adalah metode yang menggunakan kabel pengembalian (return wire) untuk membatalkan fluks magnet yang disebabkan oleh arus pengukuran. Benda logam di sekitar dapat menimbulkan arus eddy (arus pusar), di mana variasi pengukuran akan meningkat ketika jarak antara kabel dan benda tersebut semakin dekat. Metode 4-terminal-pair mampu menghilangkan efek arus eddy tersebut.
Hal ini secara signifikan mengurangi variasi nilai terukur ketika kabel bergerak selama proses pengukuran. Oleh karena itu, dibandingkan dengan pengukuran 4-terminal biasa, metode 4-terminal-pair lebih unggul untuk pengukuran frekuensi tinggi (umumnya sekitar 200 Hz atau lebih).
Circuit fitting: Aplikasi Web Analisis Sederhana
Analisis impedansi baterai menggunakan model yang telah ditentukan sebelumnya. Hasil analisis akan ditampilkan secara otomatis hanya dengan mengunggah file hasil pengukuran.
Aplikasi ini dapat membuat grafik Bode plot dan Nyquist plot secara bersamaan. Bode plot memungkinkan pengguna untuk melihat karakteristik fase.
Nyquist dan Bode plot juga dapat dibuat dengan waktu atau tanggal sebagai sumbu ketiga. Grafik 3D dapat diputar ke berbagai arah untuk memudahkan analisis, serta dapat diekspor dalam bentuk gambar bitmap.
Quality control and inline testing
Melakukan pengujian impedansi frekuensi rendah untuk menyesuaikan dengan karakteristik baterai berkapasitas tinggi.
Tujuan dan keuntungan pengukuran impedansi frekuensi rendah:
- Melakukan penyaringan sel (cell screening) menggunakan titik zero-cross
- Mengumpulkan data untuk diagnosis degradasi
- Menganalisis penyebab cacat pada sel dan modul
- Meningkatkan reproduksibilitas pengujian (pengukuran pada frekuensi rendah dapat mengurangi efek arus eddy)
Penutup
Battery Impedance Meter Hioki BT4560 hadir sebagai solusi pengujian impedansi baterai yang andal. Kemampuan deteksi presisi tinggi, kecepatan pengambilan data tinggi, serta menggunakan metode pengujian EIS yang membantu engineer mendapatkan hasil yang optimal.
Jika Anda memiliki pertanyaan lebih lanjut atau ingin mengetahui lebih dalam mengenai alat ukur HIOKI dan kelistrikan lainnya, Radius Electric sebagai distributor resmi Hioki dan penyedia kebutuhan instrument kelistrikan lainnya siap membantu Anda. Hubungi kami sekarang melalui tombol WhatsApp di pojok kanan bawah dan dapatkan solusi terbaik untuk kebutuhan pengujian baterai Anda!
