Mengapa Baterai EV Menggelembung? Penggasingan dan Solusinya

Teknologi Baterai
Penulis: Deniz Erkan
Dibuat: 26 Oktober 2026

Batarya yang mengembung bukanlah kerusakan yang terjadi dalam sekejap; melainkan hasil yang tampak dari proses penggasan yang berjalan diam-diam selama berbulan-bulan.

Bagikan Halaman Ini

Gejala kerusakan baterai kendaraan listrik yang paling terlihat namun paling jarang dibahas adalah pembengkakan fisik sel baterai. Proses yang berkembang di bawah bodi kendaraan, di dalam paket yang berada di bawah kursi, tidak dapat dilihat oleh siapa pun; sampai segel kotak baterai sedikit terangkat, dudukan kursi menjadi rata, atau ada bau gas yang keluar dari kap mesin. Pembengkakan tidak berarti baterai rusak seketika - ini adalah bentuk yang terlihat dari proses produksi gas yang berjalan dalam kimia internal sel selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun. Dan bagian yang menarik: pembengkakan tidak dapat dihindari dalam segala kondisi, tetapi kecepatannya sangat ditentukan oleh cara penggunaannya.

Dalam artikel ini kita akan membahas proses kimia apa yang memicu pembengkakan baterai pada sel yang tidak rusak, bagaimana format sel mengelola pembengkakan dengan cara yang berbeda, dan bagaimana para produsen menghadapi peristiwa ini melalui desain paket dan sistem manajemen baterai. Pada akhirnya kita akan kembali ke pertanyaan praktis: Apakah baterai yang menggembung masih dapat digunakan dengan aman?

Mengapa sel baterai menggembung? Mekanisme kimia pembentukan gas

Ada tiga mekanisme dasar di balik pembengkakan sel lithium-ion: perubahan struktural pada elektroda, dekomposisi elektrolit, dan sebagai akibatnya, akumulasi gas di dalam sel. Yang paling mencolok dari semuanya adalah pembentukan gas, karena sel lithium-ion disegel secara hermetis di dalam wadah yang hampir penuh - setiap molekul gas yang terbentuk di dalamnya harus memperbesar volume wadah tersebut.

Lapisan SEI: Film yang dibentuk agar sel dapat berfungsi tetapi tidak pernah berhenti

Saat sel pertama kali diisi, permukaan grafit pada elektroda negatif bereaksi dengan pelarut elektrolit dan terbentuk lapisan pelindung setebal beberapa puluh nanometer: antarmuka elektrolit-padat, yaitu SEI. Lapisan ini sebenarnya baik - memungkinkan ion lithium melewatinya tetapi mencegah pelarut meresap lebih dalam dan mengikis anoda. Lapisan ini diperlukan agar sel dapat bekerja. Kelemahannya adalah: lapisan ini tidak pernah benar-benar berhenti.

Pada setiap siklus pengisian daya, SEI menjadi semakin tebal, dan selama pertumbuhan ini molekul pelarut tereduksi, gas yang dihasilkan menumpuk di dalam sel. SEI juga merupakan sumber utama kehilangan ion lithium; semakin tebal, semakin meningkatkan resistansi transfer muatan, resistansi internal sel naik, kapasitas menurun. Jadi pembengkakan itu sendiri hanyalah produk sampingan - masalah sebenarnya adalah reaksi samping yang menghasilkannya sekaligus menua baterai.

Studi eksperimental menunjukkan bahwa pertumbuhan SEI sebagian besar bergantung pada reduksi pelarut yang dipicu secara elektrokimia; ini adalah karakteristik yang membuat penebalan lapisan menjadi independen dari suhu. Sebaliknya, suhu terus menentukan kecepatan pembentukan gas - dua proses terpisah, dua perilaku berbeda.

Gas apa saja yang terbentuk dan dari mana asalnya?

Saat sel yang menggembung dibuka dan dianalisis, campuran gas di dalamnya terdeteksi terutama sebagai CO₂, CO dan O₂. Sumber gas-gas ini adalah oksidasi elektrolit di permukaan elektroda positif dan reduksi lithium pada elektroda negatif selama pengisian daya. Material katoda melepaskan gas-gas ini sepanjang siklus; sejumlah kecil hidrogen juga berasal dari reaksi litium dengan kelembapan yang merembes ke dalam sel. Selama gas terakumulasi di dalam casing, sel menggelembung; ketika katup dibuka dan gas dikeluarkan, elektrolit di dalam sel sudah habis terpakai dan kimiawinya telah berubah secara permanen.

Panas berlebih mengubah gambaran tersebut: kali ini bukan hanya reaksi redoks di permukaan elektroda, tetapi pelarut elektrolit itu sendiri juga mulai terurai secara kimiawi. Produksi gas berlipat ganda. Pada pengisian berlebih, produksi gas dari katoda menaikkan tekanan internal dengan cepat - dalam skenario terburuk dapat memicu kejadian termal berantai.

Sorotan Utama

Sumber utama pembengkakan adalah gas yang dihasilkan dari pertumbuhan lapisan SEI dan dekomposisi elektrolit; komponen utamanya adalah CO₂, CO dan O₂.
Penyimpanan panas dengan status pengisian yang dijaga tinggi secara langsung mempercepat laju degradasi.
Dari lebih dari 22.000 data EV, degradasi baterai tahunan rata-rata tercatat 2,3%; faktor risiko terbesar adalah pengisian cepat DC daya tinggi.
Sel prismatik dengan tebal 5 mm dapat mengembang hingga 8 mm selama masa pakainya; toleransi ini dihitung sejak awal dalam desain paket.
Baterai yang menggelembung tidak boleh digunakan - meskipun gasnya sudah dikeluarkan, kimiawi internal sel telah rusak secara permanen.

Bagaimana format sel menangani pembengkakan: Pouch, prismatik, dan silindris

Poşet hücre şişmeyi hiç gizlemezken silindirik tasarım aynı dış ölçüde saklar, prizmatik ise havalandırma vanasıyla yönetir.

Produksi gas terjadi di setiap sel litium-ion; namun bagaimana pembengkakan tampak di luar sel bergantung pada desain casing-nya. Tiga format utama menyelesaikannya dengan tiga cara berbeda.

Format	Perilaku pembengkakan	Kelebihan	Kekurangan
Silindris	Struktur gulungan longgar menyerap gas ke dalam ruang internal, dimensi luar hampir tidak berubah	Stabilitas dimensi, konsistensi produksi	Ruang tetap, pengemasan tidak efisien
Prismatik	Permukaan datar paling rentan terhadap pembengkakan; memerlukan katup ventilasi besar	Casing metal yang kokoh, keamanan mekanis yang baik	Manajemen panas sulit, membutuhkan ruang toleransi
Pouch	Laminat fleksibel langsung memantulkan pembengkakan ke luar	Ringan, dispersi panas yang baik	Format dengan pembengkakan paling terlihat

Sel silindris terdiri dari struktur yang tergulung sepanjang massanya, dan gulungan longgar ini menyerap akumulasi gas serta pelebaran elektroda ke dalam ruang internal; dimensi luar sel secara praktis tetap konstan. Pada sel prismatik, permukaan datar yang besar meneruskan tekanan gas langsung ke luar - karena itu katup ventilasi besar yang mampu membuang tekanan tanpa robek sangatlah wajib ada. Karena sel pouch menggunakan kemasan laminat aluminium-plastik yang fleksibel, ia tidak memiliki casing kaku dan pembengkakan langsung mengubah bentuk kemasan. Sebagai gantinya, sel pouch jauh lebih ringan dibandingkan padanan ber-casing baja dan mendistribusikan panas lebih baik.

Konsekuensi praktisnya juga nyata: sel prismatik 5 mm standar dapat mengembang hingga 8 mm selama masa pakainya. Perancang paket baterai wajib mengetahui perbedaan ini sejak hari pertama; jarak yang diletakkan di antara sel-sel ditentukan melalui simulasi dan data uji untuk mengelola gaya pembengkakan dan membatasi kehilangan kapasitas jangka panjang.

Tiga hal yang mempercepat degradasi: suhu, pengisian penuh, dan pengisian cepat

Setiap sel lithium-ion mengalami penuaan; pertanyaannya adalah kondisi apa yang mempercepat penuaan tersebut. Empat pendorong utama degradasi adalah suhu, pendelepan mendalam, pengisian cepat, dan penuaan kalender - yaitu waktu. Karena sebagian besar reaksi samping merupakan reaksi yang dipercepat oleh panas, suhu lingkungan yang tinggi mendorong terbentuknya produk sampingan yang tidak diinginkan, merusak material elektroda, dan meningkatkan produksi gas. Pada sel yang terlalu panas, lapisan SEI dapat kolaps atau membentuk jembatan; dalam kondisi ini elektrolit bersentuhan langsung dengan elektroda dan degradasi melompat secara signifikan.

Variabel kritis kedua adalah tingkat pengisian selama penyimpanan. Pada baterai yang disimpan di tempat panas, semakin tinggi tingkat pengisian, semakin cepat degradasi berlangsung - bagi EV yang diparkir dalam kondisi terisi penuh di bawah terik matahari musim panas, ini adalah kombinasi yang paling tidak menguntungkan. Inilah alasan produsen menyarankan tingkat pengisian sekitar 50-60% untuk penyimpanan jangka panjang; pertumbuhan SEI dan produksi gas dipercepat ketika anoda tetap jenuh oleh lithium dalam waktu lama.

Pendorong ketiga adalah metode pengisian. Pengisian pulsa dengan laju tinggi mempercepat dekomposisi elektrolit, lithium plating, dan reaksi samping lainnya, sehingga meningkatkan produksi gas. Data lapangan skala luas mendukung hal ini: ketika data baterai dari lebih dari 22.000 mobil listrik dianalisis, degradasi tahunan rata-rata dihitung sebesar 2,3% dan pengisian cepat DC berdaya tinggi menonjol sebagai faktor risiko yang paling menonjol. Ini bukan berarti pengisian cepat dilarang - sesi DC yang bertubi-tubi di puncak panas memicu pembengkakan dan kehilangan kapasitas secara terukur dibandingkan pengisian lambat.

Apa arti pembengkakan: kehilangan performans, atau risiko keselamatan?

Pembengkakan adalah jembatan yang menghubungkan degradasi performans dengan risiko keselamatan. Pada sel yang membengkak, tiga hal terjadi sekaligus: integritas struktural rusak, resistansi internal meningkat sehingga daya dan jangkauan menurun, dan casing yang menampung gas menjadi tegang secara mekanis. Di bawah tekanan berlebih, sel dapat menghasilkan panas dengan cepat dan melepaskan sejumlah besar gas yang mudah terbakar; dalam skenario terburuk, hal ini berubah menjadi kebakaran.

Lalu, apakah setiap baterai yang membengkak berbahaya? Jawaban jujur atas pertanyaan ini tidak bersifat hitam-putih. Keselamatan baterai yang membengkak tidak dapat diberi label secara kategoris sebagai berbahaya atau aman; dinilai secara kasus per kasus. Namun, gambaran di sisi praktiknya jelas: baterai yang membengkak tidak boleh digunakan. Menganggap sel dapat digunakan kembali setelah gas dikeluarkan adalah kesalahpahaman yang umum - keberadaan gas adalah bukti bahwa proses kimia yang menghasilkannya telah berjalan, dan proses ini tidak dapat dipulihkan. Elektrolit telah habis, SEI telah terdegradasi, kapasitas telah hilang; sel yang tersisa adalah sel yang berada di ambang gangguan internal pertamanya.

Persoalan skala juga penting: swelling pada satu sel ponsel dan swelling pada paket EV, meskipun berbasis kimia yang sama, mewakili tingkat risiko yang berbeda. Pada paket EV terdapat ribuan sel di antara pelat pendingin berukuran ratusan liter, rangka baja, dan sekat kebakaran; pelepasan gas dari sel melalui katup terkontrol jarang menimbulkan insiden, tetapi penyebarannya ke keseluruhan sistem yang memicunya adalah kondisi yang tidak diinginkan.

Langkah-langkah anti-swelling dengan desain paket dan BMS

Strategi para produsen terhadap swelling berjalan dalam dua lapisan: desain fisik paket dan pengelolaan elektronik.

Di sisi fisik, pekerjaan dimulai sebelum sel ditutup - aditif elektrolit diformulasikan untuk menekan reaksi samping penghasil gas. Pada tingkat paket, celah yang terhitung dibiarkan di antara sel-sel, gaya penekanan disetel melalui simulasi, dan jalur ventilasi ditentukan untuk sel prismatic/pouch. Desain celah antar sel bukan sekadar detail kosmetik; pada modul yang salah ukuran, gaya swelling memberikan tekanan pada sel tetangga dan mempercepat hilangnya kapasitas.

Di sisi elektronik, batas-batas pekerjaan harus digambar dengan jelas: BMS tidak dapat mencegah swelling sepenuhnya - ia mengurangi risiko, bukan menghilangkannya. BMS yang tersetel dengan baik, dengan memantau tegangan dan suhu sel, memutus pemicu terbesar penggasan akibat overcharge dan deep discharge; ketika mendeteksi sinyal risiko swelling, ia dapat menghentikan pengisian dayan untuk melindungi sel. Namun BMS tradisional memiliki satu titik buta yang penting: ia tidak mendeteksi langsung tekanan di dalam sel atau dampak fisik dari swelling. Titik buta ini bukan sekadar kekurangan deteksi - karena perilaku tegangan sel yang membengkak berubah, estimasi state of charge dari BMS juga dapat menjadi keliru.

Untuk menutup celah ini, solusi generasi baru sedang dikembangkan: algoritma deteksi yang mengidentifikasi swelling sel secara visual dan pemantauan tekanan pada tingkat modul adalah contohnya. Wajah swelling baterai yang semula tampak seperti masalah kualitas, seiring waktu berubah menjadi besaran pengukuran yang masuk ke dalam infrastruktur sensor internal paket itu sendiri.

Apa yang ada di tangan pengemudi untuk memperlambat swelling?

Mekanisme swelling ada di dalam sel, tetapi pemicu percepatannya sebagian besar berada di kendali pengguna. Langkah-langkah di sisi pengemudi memberikan manfaat yang sederhana dan terukur:

Jika kendaraan akan diparkir dalam waktu lama, biarkan baterai pada kisaran %50-60; sel yang dibiarkan pada kondisi penuh terisi terdegradasi jauh lebih cepat, terutama di tempat panas.
Parkir kendaraan sedapat mungkin di tempat teduh atau area tertutup; suhu lingkungan yang tinggi adalah akselerator utama reaksi samping penghasil gas.
Dalam penggunaan harian, pilihlah pengisian AC, dan simpan pengisian cepat DC untuk saat-saat kebutuhan sesungguhnya - data lapangan menunjukkan penggunaan DC yang intensif sebagai faktor risiko tunggal terbesar dalam degradasi.
Hindari deep discharge; menurunkan sel secara rutin di bawah %20 memicu penggasan melalui lithium plating dan degradasi SEI.
Jangan tambahkan sesi pengisian cepat bertubi-tubi ke sel yang letih di puncak panasnya musim panas; beri waktu bagi sistem pendinginan untuk memulihkan baterai.

Kembali ke pertanyaan terakhir: Mengapa baterai EV menggelembung? Karena kimiawi litium-ion menghasilkan gas sebagai produk sampingan saat menebalkan lapisan SEI yang dibentuknya untuk melindungi dirinya pada setiap siklus, dan gas ini tidak punya pilihan lain selain memperbesar volume sel yang hermetik. Penggelembungan adalah tanda tangan fisik dari tagihan yang ditulis oleh kimiawi - tidak dapat dihindari, tetapi menentukan kecepatannya adalah tugas bersama pengguna dan produsen. Produsen mencicil tagihan tersebut dengan desain paket, ventilasi, dan BMS; pengemudi mengurangi jumlah totalnya dengan kebiasaan suhu dan pengisian. Dan jika sel telah menggelembung secara nyata sekali saja, satu-satunya keputusan yang benar adalah berhenti menggunakannya dan menyerahkannya untuk penilaian profesional.