Perpustakaan Digital ITB

Baterai silinder lithium-ion tipe 18650 banyak digunakan sebagai sistem penyimpanan energi pada kendaraan listrik dan perangkat portabel karena memiliki densitas energi tinggi, masa pakai panjang, dan laju pengosongan diri yang rendah. Namun, akumulasi kalor selama proses pengosongan menjadi tantangan penting, karena dapat memicu ketidakseimbangan termal antarsel, menurunkan efisiensi sistem, mempercepat degradasi material aktif, hingga meningkatkan risiko keselamatan seperti thermal runaway. Oleh karena itu, studi mengenai karakteristik termal baterai dan validasi pemodelan numeriknya menjadi krusial. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi arus pengosongan terhadap distribusi temperatur pada modul baterai 3S 18650, serta mengevaluasi tingkat akurasi simulasi numerik berbasis metode elemen hingga terhadap data eksperimen. Pengujian dilakukan pada arus 3 A, 4,5 A, dan 3,9 A secara bertahap. Sensor temperatur digital dipasang pada permukaan atas tiap sel dan dinding casing akrilik. Sementara itu, simulasi dilakukan secara tiga dimensi menggunakan COMSOL Multiphysics 5.2 dengan pendekatan fenomena konduksi di medium udara dan asumsi hambatan internal konstan. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa semakin besar arus pengosongan, maka semakin tinggi pula temperatur maksimum dan deviasi temperatur antarsel. Pada arus 4,5 A, temperatur maksimum melampaui batas datasheet (60?°C), dengan deviasi antarsel sebesar 5,3?°C. Validasi simulasi menunjukkan akurasi tinggi pada arus 3 A (MAE < 1,1?°C; MAPE < 2,5%) dan cukup baik pada arus 4,5 A (MAE < 2?°C; MAPE < 4%). Namun, terjadi deviasi signifikan pada arus 3,9 A (MAE > 6,5?°C; MAPE > 15%) akibat model tidak mengakomodasi degradasi termal setelah paparan pengosongan arus besar sebelumnya (4,5 A) yang menyebabkan temperatur sel melebihi batas datasheet. Penelitian ini menegaskan pentingnya mempertimbangkan efek siklus dan dinamika resistansi dalam pengembangan model termal baterai, serta memberikan acuan awal batas termal aman baterai tanpa pendinginan.