Memahami Dan Mencegah Kegagalan Baterai Asam Timbal

Baterai Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) adalah tulang punggung sistem daya tak terputus (UPS), yang menyediakan daya cadangan penting dalam keadaan darurat. Namun, memahami faktor-faktor yang menyebabkan kegagalan prematur baterai asam timbal sangat penting untuk menjaga integritas sistem daya siaga ini. Artikel ini mempelajari berbagai elemen yang memengaruhi umur panjang baterai VRLA, menyoroti pentingnya perawatan, penggunaan, dan pemeliharaan baterai yang tepat untuk memperpanjang masa pakainya.

Faktor Utama yang Mempengaruhi Masa Pakai Baterai

• Kehidupan Pelayanan

• Suhu

• Pengisian berlebihan

• Pengisian daya yang kurang

• Pelarian Termal

• Dehidrasi

• Kontaminasi

• Katalis

Kehidupan Pelayanan:

Sebagaimana didefinisikan oleh IEEE 1881, masa pakai baterai mengacu pada durasi pengoperasian efektif dalam kondisi tertentu, biasanya diukur dengan waktu atau jumlah siklus hingga kapasitas baterai turun hingga persentase tertentu dari kapasitas pengenal awalnya.

Dalam sistem UPS (Uninterruptible Power Supplies), baterai umumnya dipertahankan dalam kondisi pengisian daya mengambang selama sebagian besar masa pakainya. Dalam konteks ini, 'siklus' mengacu pada proses di mana baterai digunakan (dikosongkan) dan kemudian diisi ulang hingga terisi penuh. Jumlah siklus pengosongan dan pengisian ulang yang dapat dilakukan baterai timbal-asam terbatas. Setiap siklus sedikit mengurangi masa pakai baterai secara keseluruhan. Oleh karena itu, memahami kemungkinan kebutuhan siklus berdasarkan keandalan jaringan listrik lokal sangat penting dalam proses pemilihan baterai, karena hal ini secara signifikan mempengaruhi risiko kegagalan baterai.

Suhu:

Suhu secara signifikan mempengaruhi seberapa baik dan berapa lama baterai bekerja. Saat mengeksplorasi bagaimana suhu berdampak pada kegagalan baterai asam timbal, memahami perbedaan antara suhu lingkungan (suhu udara sekitar) dan suhu internal (suhu elektrolit) sangatlah penting. Meskipun suhu udara sekitar atau ruangan dapat mempengaruhi suhu internal, perubahannya tidak terjadi dengan cepat. Misalnya, suhu ruangan mungkin banyak berubah sepanjang hari, namun suhu internal mungkin hanya mengalami sedikit perubahan.

Produsen baterai sering kali merekomendasikan suhu pengoperasian optimal, biasanya sekitar 25 °C. Perlu dicatat bahwa angka-angka tersebut umumnya mengacu pada suhu internal. Hubungan antara suhu dan masa pakai baterai sering kali diukur sebagai 'waktu paruh': untuk setiap kenaikan 10 °C di atas suhu optimal 25 °C, masa pakai baterai berkurang setengahnya. Risiko paling signifikan akibat suhu tinggi adalah dehidrasi, dimana elektrolit baterai menguap. Di sisi lain, suhu yang lebih dingin dapat memperpanjang umur baterai namun mengurangi ketersediaan energi.

Pengisian berlebihan:

Pengisian daya yang berlebihan mengacu pada proses pemberian daya terlalu banyak pada baterai, yang menyebabkan potensi kerusakan. Masalah ini mungkin disebabkan oleh kesalahan manusia, seperti pengaturan pengisi daya yang salah, atau pengisi daya yang tidak berfungsi. Dalam sistem UPS, tegangan pengisian berubah berdasarkan fase pengisian. Biasanya, baterai awalnya akan diisi pada tegangan yang lebih tinggi (dikenal sebagai 'pengisian massal') dan kemudian dipertahankan pada tegangan yang lebih rendah (dikenal sebagai 'pengisian mengambang'). Pengisian daya yang berlebihan dapat mengurangi masa pakai baterai secara signifikan dan, dalam kasus yang parah, menyebabkan hilangnya panas. Penting bagi sistem pemantauan untuk mengidentifikasi dan memperingatkan pengguna jika ada kejadian pengisian daya yang berlebihan.

Pengisian daya yang kurang:

Pengisian daya yang kurang terjadi ketika baterai menerima tegangan lebih rendah dari yang dibutuhkan dalam jangka waktu lama, sehingga gagal mempertahankan tingkat pengisian daya yang diperlukan. Pengisian daya baterai yang terlalu rendah secara terus-menerus akan mengakibatkan penurunan kapasitas dan masa pakai baterai yang lebih pendek. Pengisian daya yang berlebihan dan pengisian yang kurang merupakan faktor penting dalam kegagalan baterai. Ini harus dikelola dengan hati-hati untuk memastikan pasokan tegangan yang benar untuk menjaga kesehatan dan umur panjang baterai.

Pelarian Termal:

Pelarian termal merupakan bentuk kegagalan parah pada baterai asam timbal. Ketika ada terlalu banyak arus pengisian karena pengaturan pengisian daya yang pendek atau salah, panas meningkatkan resistensi, yang pada gilirannya menghasilkan lebih banyak panas, dan meningkat secara spiral. Sampai panas yang dihasilkan dalam baterai melebihi kapasitasnya untuk mendingin, maka akan terjadi pelarian termal, yang menyebabkan baterai mengering, terbakar, atau meleleh.

Untuk mengatasi hal ini, ada beberapa strategi untuk mendeteksi dan mencegah pelarian termal sejak awal. Salah satu metode yang banyak digunakan adalah pengisian dengan kompensasi suhu. Saat suhu naik, tegangan pengisian daya secara otomatis berkurang, dan pada akhirnya, pengisian daya dihentikan jika perlu. Pendekatan ini mengandalkan sensor suhu yang ditempatkan pada sel baterai untuk memantau tingkat panas. Meskipun beberapa sistem UPS dan pengisi daya eksternal menawarkan fitur ini, seringkali sensor suhu penting bersifat opsional.

Dehidrasi:

Baterai berventilasi dan VRLA rentan terhadap kehilangan air. Dehidrasi ini dapat menyebabkan berkurangnya kapasitas dan berkurangnya masa pakai baterai, sehingga menekankan perlunya pemeriksaan pemeliharaan rutin. Baterai berventilasi terus-menerus kehilangan air melalui penguapan. Mereka dirancang dengan indikator yang terlihat untuk memeriksa kadar elektrolit dan dengan mudah mengisi ulang air bila diperlukan.

Baterai Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) mengandung lebih sedikit elektrolit dibandingkan baterai jenis berventilasi, dan casingnya biasanya tidak transparan, sehingga menyulitkan pemeriksaan internal. Idealnya, dalam baterai VRLA, gas yang dihasilkan dari penguapan (hidrogen dan oksigen) harus bergabung kembali menjadi air di dalam unit. Namun, dalam kondisi panas atau tekanan berlebihan, katup pengaman VRLA mungkin mengeluarkan gas. Meskipun pelepasan gas yang jarang terjadi adalah hal yang normal dan umumnya tidak berbahaya, pengeluaran gas yang terus menerus dapat menimbulkan masalah. Hilangnya gas menyebabkan dehidrasi permanen pada baterai, sehingga berkontribusi terhadap alasan mengapa baterai VRLA umumnya memiliki umur sekitar setengah dari baterai banjir tradisional (VLA).

Kontaminasi:

Kotoran dalam elektrolit baterai dapat sangat mempengaruhi kinerja. Pemeriksaan dan pemeliharaan rutin sangat penting, terutama untuk baterai yang sudah tua atau tidak dirawat dengan benar, untuk menghindari masalah terkait kontaminasi. Pada baterai Valve-Regulated Lead Acid (VRLA), kontaminasi elektrolit jarang terjadi, sering kali timbul dari cacat produksi. Namun, kekhawatiran kontaminasi lebih banyak terjadi pada baterai Vented Lead Acid (VLA), terutama bila air ditambahkan secara berkala ke elektrolit. Menggunakan air yang tidak murni, seperti air keran dan bukan air suling, dapat menyebabkan kontaminasi. Kontaminasi seperti ini dapat berkontribusi secara signifikan terhadap kegagalan baterai asam timbal dan harus dihindari dengan cermat untuk memastikan kinerja baterai.

Katalis:

Dalam baterai VRLA, katalis dapat secara signifikan meningkatkan rekombinasi hidrogen dan oksigen, mengurangi efek kekeringan dan dengan demikian memperpanjang umur baterai. Dalam beberapa kasus, katalis dapat dipasang setelah pembelian sebagai aksesori tambahan dan bahkan dapat membantu merevitalisasi baterai lama. Namun, penting untuk melanjutkan dengan hati-hati; modifikasi lapangan apa pun membawa risiko seperti potensi kesalahan manusia atau kontaminasi. Perubahan seperti itu hanya boleh dilakukan oleh teknisi yang memiliki pelatihan khusus di pabrik untuk menghindari kegagalan dalam pemasangan baterai.

Kesimpulan

Kegagalan dini pada baterai timbal-asam sebagian besar dapat dikurangi melalui pemahaman, pemantauan, dan pemeliharaan yang tepat. Dengan mengenali tanda-tanda potensi masalah seperti pengisian daya yang berlebihan, pengisian daya yang kurang, dan pelepasan panas, masa pakai baterai VRLA dapat diperpanjang secara signifikan. Bagi mereka yang mencari informasi dan panduan lebih lanjut, Dfun Tech memberikan wawasan dan solusi komprehensif untuk menjaga kesehatan dan efisiensi baterai timbal-asam. Memahami keseimbangan rumit antara faktor fisik dan kimia yang memengaruhi kinerja baterai sangat penting bagi siapa pun yang mengandalkan sistem cadangan daya penting ini.