Baterai Lithium-Ion SMC-S-018 untuk Aplikasi Kendaraan Peluncur

Standar “ SMC-S-018 Baterai Lithium-ion untuk Aplikasi Kendaraan Peluncuran”, yang diterbitkan oleh Pusat Sistem Antariksa dan Rudal (SMC) dari Komando Antariksa Angkatan Udara AS, menjelaskan persyaratan dan pedoman untuk pengembangan, pengujian, penyimpanan, pemrosesan, dan penggunaan sel dan baterai lithium-ion untuk aplikasi kendaraan peluncuran, termasuk pendorong dan tahap atas.

Kepatuhan terhadap standar ini bertujuan untuk memastikan produk dengan keandalan tinggi untuk mencapai kinerja baterai yang tepat selama misi. Baterai berbasis litium-ion merupakan teknologi baru yang hingga kini masih jarang digunakan pada wahana peluncur. Baterai ini lebih menarik dibandingkan baterai primer yang umum digunakan karena kinerja kelistrikan penuh, termasuk pengaturan tegangan dan kapasitas, dapat diverifikasi langsung di perangkat keras penerbangan sebelum digunakan. Diharapkan bahwa standar-standar ini akan diperbarui seiring dengan penggunaan baterai ini dan pembelajaran khusus mengenai tantangan teknologi litium-ion.

Standar ini, bersama dengan kutipan terkait, dimaksudkan untuk digunakan sebagai referensi dalam spesifikasi kendaraan peluncuran yang berlaku atau dokumen lain untuk menyertakan persyaratan dan praktik umum yang diperlukan untuk memastikan keberhasilan operasi baterai selama peluncuran luar angkasa.

Persyaratan di sini dimaksudkan untuk menambah dan memperjelas apa yang dinyatakan dalam MIL STD 1540E mengenai penggunaan baterai lithium-ion dalam kendaraan peluncuran. Selain itu, lokasi peluncuran telah dipersiapkan sedemikian rupa sehingga tidak bertentangan dengan persyaratan keselamatan sistem atau persyaratan keselamatan jangkauan untuk penggunaan baterai lithium-ion dalam sistem penghentian penerbangan. Namun, dokumentasi jangkauan yang tepat harus dikonsultasikan untuk setiap penggunaan baterai lithium-ion di lokasi peluncuran atau sistem penghentian penerbangan.

Penambahan elektrolit ke dalam sel baterai merupakan aktivasi sel, dan sel yang paling awal diaktifkan menentukan dimulainya masa pakai sel, modul, atau baterai. Sel ion litium diaktifkan di fasilitas manufaktur selama produksi sel. Setelah aktivasi, sel litium-ion biasanya melalui beberapa siklus pengisian/pengosongan untuk mengondisikan permukaan elektroda dan menstabilkan kapasitas.

Baterai adalah rakitan sel atau modul baterai yang dihubungkan secara seri secara elektrik untuk menyediakan tegangan dan kapasitas yang diinginkan. Biasanya, sel terintegrasi secara fisik ke dalam satu rakitan (atau baterai) atau ke dalam beberapa rakitan (atau modul) terpisah yang dihubungkan secara seri. Baterai juga dapat mencakup komponen-komponen seperti elektronik kontrol pengisian daya, sekering, filter, resistor isolasi, perangkat pemintas listrik, pemanas, sensor suhu, termostat, sakelar termal, pengontrol termal, dan perangkat pelepas tekanan. Perangkat ini digunakan untuk memantau kesehatan baterai dan mencegah pengoperasian baterai yang tidak aman yang dapat membahayakan personel atau merusak kinerja baterai.

Umur kalender suatu sel atau baterai adalah periode waktu maksimum di mana sel atau baterai boleh digunakan, yang ditentukan berdasarkan tanggal pembuatan sel tertua dalam baterai.

Kapasitas baterai diukur dalam satuan ampere-jam dan watt-jam. Kapasitas ampere-jam aktual untuk kondisi tertentu sama dengan integral arus pelepasan dari awal pelepasan baterai yang terisi penuh (yakni terisi hingga batas tegangan atas maksimum yang diizinkan berdasarkan laju pengisian dan suhu terukur) hingga batas tegangan terendah yang dapat digunakan tercapai. Kapasitas watt-jam sesungguhnya untuk kondisi tertentu sama dengan integral perkalian arus pelepasan dan voltase dari awal pelepasan baterai yang terisi penuh hingga batas voltase terendah yang dapat digunakan tercapai.

Kapasitas baterai sesungguhnya harus dinyatakan dalam kedua satuan tersebut untuk memudahkan penilaian keseimbangan energi, penilaian termal, dan perbandingan berbagai jenis baterai. Untuk sel litium-ion, kapasitas terukur dapat sangat bergantung pada tegangan akhir pengisian, batas tegangan pelepasan, suhu selama pengisian dan pelepasan, serta arus yang digunakan selama pengisian dan pelepasan. Oleh karena itu, penting untuk mempertahankan variabel-variabel ini saat membandingkan perubahan kapasitas selama siklus hidup dan memilih nilai berdasarkan penggunaan terburuk selama operasi darat (untuk pengisian daya) dan tugas (untuk pengosongan).

Kapasitas operasi baterai diukur dalam satuan ampere-jam dan watt-jam. Sama dengan integral yang sama dari nilai-nilai dari awal pelepasan baterai yang terisi penuh hingga batas tegangan terendah yang dapat digunakan tercapai untuk kontrol muatan tugas dan kondisi beban. Namun, untuk mempertahankan siklus hidup dan memenuhi batas tegangan bus minimum, batas tegangan atas dan bawah mungkin lebih konservatif daripada yang diizinkan oleh desain sel. Oleh karena itu, kapasitas operasi selalu kurang dari atau sama dengan kapasitas aktual sel atau baterai.

Kapasitas baterai terukur dalam satuan ampere-jam dan watt-jam. Kapasitas baterai terukur disediakan oleh vendor baterai atau sel dan biasanya kurang dari kapasitas sebenarnya. Produsen sering kali menyediakan kelebihan kapasitas di atas nilai terukur untuk mengimbangi variabilitas batch dan perkiraan kehilangan kapasitas selama masa pakai baterai.

Sel baterai adalah perangkat tunggal dalam wadah sel tunggal yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik pada tegangan karakteristik saat dilepaskan pada kecepatan nominal. Sel baterai biasanya dihubungkan secara elektrik secara seri untuk menciptakan baterai dengan tegangan yang diinginkan. Sel baterai dapat dihubungkan secara seri atau paralel untuk membuat modul guna meningkatkan kapasitas, tegangan, dan kapasitas arus melampaui batas sel. Dalam kasus semacam itu, modul-modul tersebut dihubungkan secara seri untuk membentuk baterai.

Desain sel memperhitungkan faktor-faktor yang menghasilkan kinerja sel yang unik, termasuk ukuran dan jumlah elektroda, jenis dan porositas pemisah, komposisi dan volume elektrolit, jenis bahan aktif dalam elektroda positif dan negatif, paduan pengumpul arus, struktur terminal sel, serta perangkat keselamatan dan perpindahan panas di dalam sel. Sel ion litium biasanya menggunakan struktur luka yang terdiri dari satu elektroda positif dan negatif yang panjang atau struktur prismatik yang terdiri dari pelat elektroda positif dan negatif yang bergantian.

Siklus pengisian daya didefinisikan sebagai pengosongan sebagian besar kapasitas nominal sel atau baterai yang diikuti dengan pengisian ulang ke kondisi pengisian awal. Pelepasan dapat terjadi akibat muatan listrik atau pelepasan muatan sendiri pada sel atau baterai.

Masa pakai baterai adalah waktu sejak baterai selesai diisi hingga pengisian ulang diperlukan guna mengganti kerugian kapasitas akibat pengosongan daya sendiri.

Siklus hidup sel atau baterai adalah jumlah maksimum siklus pengisian daya yang dapat dilakukan sel atau baterai sebelum terjadi kehilangan kinerja yang tidak dapat dipulihkan. Siklus hidup dapat bervariasi berdasarkan aplikasi dan harus diverifikasi melalui pengujian kualifikasi.

Organisasi kami, yang telah berusaha mendukung bisnis dari setiap sektor dengan berbagai pengujian, pengukuran, analisis, dan studi evaluasi yang telah dilakukan selama bertahun-tahun, memiliki staf yang kuat yang mengikuti dengan cermat perkembangan di dunia di bidang sains dan teknologi dan terus-menerus meningkatkan dirinya. Dalam konteks ini, layanan pengujian juga disediakan kepada bisnis sesuai dengan standar “baterai Lithium-ion SMC-S-018 untuk aplikasi kendaraan peluncur”.