Jika ada teknologi yang jika hilang akan menyebabkan kesusahan di peradaban manusia, baterai Lithium-ion (Li-ion) mungkin salah satunya. Maklum, penggunaan baterai Li-ion sudah begitu merasuk kehidupan manusia. Mulai dari baterai notebook, komputer tablet, smartphone, sampai sejumlah baterai AA (bukan yang 1,2 V maupun 1,5 V) yang kita gunakan, sesungguhnya memanfaatkan teknologi Li-ion.
Ada banyak pertanyaan yang menyertai kepopuleran baterai Li-ion ini. Contohnya perihal boleh tidaknya notebook yang baterai Li-ion-nya sudah terisi penuh tetap terhubung ke listrik. Atau bolehkah menggunakan baterai Li-ion sampai habis baru kemudian diisi ulang. Padahal jawaban dari pertanyaan itu penting karena berhubungan dengan umur baterai.
Oh ya, yang kami maksud dengan umur di sini bukan berapa lama durasi baterai Li-ion bisa bertahan ketika perangkat tidak terhubung jala-jala alias jaringan listrik dari PLN atau sejenisnya, melainkan usia baterai Li-ion sampai akhirnya rusak dan harus diganti. Umur baterai Li-ion biasanya dinyatakan dalam discharge/charge cycle alias seberapa banyak baterai Li-ion tersebut digunakan dan diisi ulang. Setiap kali Anda menggunakan dan mengisi ulangnya, secara teoritis, umurnya akan berkurang.
Batas Tegangan
Untuk mengetahui mana yang benar mana yang salah, ada baiknya kita mengetahui terlebih dahulu batasan tegangan yang umum digunakan baterai Li-ion. Seperti bisa di gambar 1, baterai Li-ion (tepatnya berbagai sel penyimpan energi yang terdapat di dalamnya), punya batas atas tegangan pada 4,2 V. Grafik ini sendiri ada di Battery University, situs yang membahas seluk-beluk baterai dan didirikan oleh Isidor Buchmann (penulis Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers).
Setelah mencapai 4,2 V, alat pengisi ulang (charger) seharusnya mematikan suplai daya. Baterainya sendiri seharusnya juga punya pengaman untuk memutus arus dari alat pengisi ulang jika tegangannya mencapai 4,2 V. Andai baterai Li-ion tersebut terus diisi ulang walau tegangannya sudah 4,2 V, kemungkinan baterai Li-ion itu akan rusak atau bahkan mengakibatkan kebakaran.
Gambar 1 – Baterai Li-ion terisi penuh ketika arus pengisian turun ke tingkat yang telah ditentukan, pada ujung tingkatan kedua. Umumnya tegangan sel adalah 4,2 V. (Cadex)
Karena ada sistem pengaman di sisi alat pengisi ulang maupun baterai, tentu seharusnya tidak ada masalah ketika Anda tetap menghubungkan alat pengisi ulang ke perangkat meski baterai Li-ion sudah terisi penuh? Ternyata tidak. Anda sebaiknya tetap mencabut alat pengisi ulang itu dari perangkat Anda.
Kenapa? Pertama untuk berjaga-jaga andai kata alat pengisi ulang dan baterai Li-ion yang digunakan tidak mengimplementasikan pengaman dengan benar. Alasan kedua, ketika didiamkan, baterai Li-ion tetap akan melepas sejumlah muatan listrik meski tidak dibebani (atau disebut self discharging). Jadi, sel pada baterai Li-ion tersebut akan turun tegangannya. Ketika tegangan di sel kurang dari 4,05 V, sejumlah alat pengisi ulang secara otomatis akan mengisi ulang baterai Li-ion bersangkutan sampai selnya mencapai 4,2 V. Dengan kata lain, baterai akan terus mengalami pengisian ulang dalam jeda yang singkat sehingga mengurangi umur baterai.
Lalu bagaimana dengan batas bawah tegangan baterai Li-ion? Umumnya batas bawah tegangan ini pada level sel adalah 3,0 V. Tegangan yang terlampau rendah bisa membuat baterai Li-ion mengalami hubungan pendek sehingga berbahaya bila diisi ulang. Dengan kata lain, baterai Li-ion tidak boleh melakukan pembuangan/pelepasan muatan listrik (discharge) secara berlebihan. Namun untungnya, fitur pengaman yang terpasang di baterai Li-ion biasanya akan menidurkan baterai Li-ion bila mencapai tegangan 2,7 V. Baterai Li-ion yang sudah ditidurkan itu, sayangnya tidak bisa diisi ulang menggunakan kebanyakan alat pengisi ulang. Inilah sebabnya Anda sebaiknya jangan membiarkan kapasitas baterai Li-ion perangkat Anda sampai 0%, baru kemudian mengisi ulangnya.
Kapan Melakukan Pengisian Ulang?
Lalu pada kapasitas atau tingkat kandungan energi tersisa berapa yang tepat untuk melakukan pengisian ulang? Jika Anda ingin memperoleh nilai discharge/charge cycle yang optimal, berdasarkan Battery University, lakukan pengisian ulang ketika tingkat kandungan energi tersisa sudah mencapai 50%. Perbandingan antara pengisian ulang pada sejumlah tingkat kandungan energi tersisa terhadap nilai discharge/charge cycle bisa dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 - Pengaruh depth of discharge terhadap jumlah discharge/charge cycle. (Battery University)
Dari tabel di atas terlihat, nilai minimal DOD x Cycle terjadi jika baterai diisi ulang pada saat kapasitasnya terpakai 10% dan 100%. Artinya, jangan biasakan mengisi ulang menunggu baterai habis terlebih dahulu. Juga, jangan biasakan mengisi ulang baterai ketika baru terpakai sedikit. Selain itu, nilai discharge/charge cycle pun dipengaruhi oleh sejauh mana Anda melakukan isi ulang. Dari Gambar 3 bisa dilihat bahwa mengisi ulang baterai sebaiknya jangan sampai penuh.
Gambar 3 - Pengaruh tegangan pada tingkat sel terhadap jumlah discharge/charge cycle dan kapasitas. (Battery University)
Hal yang mirip juga berlaku untuk suhu: suhu yang tinggi mempercepat hilangnya energi yang tersimpan. Selengkapnya bisa dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 - Estimasi kapasitas yang bisa bertahan ketika menyimpan baterai Li-ion selama satu tahun pada sejumlah suhu. (Battery University)
Kalibrasi
Untuk mencegah indikator kandungan energi tersisa menjadi tidak akurat, tiga bulan sekali gunakan baterai Li-ion sampai kandungan energinya habis (dalam artian sampai batas bawah tegangan), lalu isi ulang sampai penuh (dalam artian sampai batas atas tegangan). Tujuannya agar alat yang bertugas melakukan pengukuran bisa melakukan kalibrasi.
Jika frekuensi discharge/charge cycle Anda tinggi, kalibrasi ini bisa dilakukan kurang dari tiga bulan. Anda bisa melakukan kalibrasi bila discharge/charge cycle sudah mencapai empat puluh dari saat terakhir kali kalibrasi.
Jadi, Apa yang Sebaiknya Dilakukan?
Dari sejumlah hal di atas bisa disimpulkan bahwa agar baterai Li-ion tahan lama alias umurnya panjang, sebaiknya Anda melakukan sejumlah hal berikut ini:
- Gunakan baterai Li-ion dan alat pengisi ulang yang dilengkapi dengan pengaman yang benar
- Jangan sampai kapasitas alias kandungan energi baterai Li-ion habis baru melakukan pengisian ulang
- Jangan mengisi ulang baterai baterai Li-ion sampai penuh.
- Kalau mengisi ulang baterai baterai Li-ion sampai penuh, alat pengisi ulang harus segera dilepas.
- Jaga agar suhu baterai Li-ion tidak panas, baik saat digunakan, diisi ulang, maupun disimpan.
- Pakai baterai baterai Li-ion sampai habis dan lakukan pengisian ulang sampai penuh tiga bulan sekali atau setelah empat puluh discharge/charge cycle.
Nah, semoga dengan langkah-langkah di atas, baterai smartphone Anda atau baterai Li-ion perangkat Anda lainnya bisa berumur lebih panjang.