Mitigasi Risiko Termal Baterai Lithium Kendaraan Listrik

Di banyak negara dengan populasi kendaraan listrik dominan, bermunculan laporan kebakaran spontan dan berulang yang berasal dari baterai kendaraan listrik dalam berbagai kondisi, seperti diam terparkir, dalam proses pengisian, pascabenturan atau tabrakan, dan sebagainya.

Hal ini menyebabkan risiko termal seringkali menjadi sorotan utama dibandingkan aspek lain seperti elektrikal maupun mekanikal.

Dalam beberapa waktu terakhir, baterai lithium berperan utama pada pemanfaatan energi terbarukan dan elektrifikasi transportasi, dua sektor yang sedang berkembang di Indonesia.

Ia menjadi pilihan utama karena memiliki kerapatan energi tinggi dibandingkan jenis lain.

Di sisi lain, teknologi ini memiliki risiko kebakaran maupun ledakan. Menurut salah satu studi yang dikutip oleh NFPA (National Fire Protection Association), pada 2010-2020 tercatat ada 300 kebakaran kendaraan listrik dari sekitar 16 juta kendaraan listrik di dunia.

Angka ini lebih rendah dibandingkan kebakaran pada kendaraan ICE (Internal Combustion Engine), namun mendapat perhatian lebih karena berstatus teknologi baru dengan karakteristik berbeda dengan kebakaran pada umumnya.

Contoh perbedaan spesifik pada kebakaran baterai lithium kendaraan listrik, di antaranya, adalah kemungkinan lebih tinggi untuk mengalami dua fenomena.

Pertama, self-ignition (penyalaan sendiri), di mana baterai terbakar spontan tanpa sumber api eksternal.

Kedua, re-ignition (penyalaan kembali), yaitu kebakaran yang terjadi lagi pada baterai yang apinya telah padam sebelumnya.

Re-ignition dapat terjadi setelah beberapa menit, jam, bahkan hari, seperti yang jamak dilaporkan pascabadai Ian, September 2022 lalu di Florida, Amerika Serikat.

Kedua fenomena tersebut seringkali berakar pada suatu proses pada baterai yang dikenal sebagai thermal runaway, yaitu kondisi ketika sel baterai mencapai temperatur kritis, memicu serangkaian reaksi kimia eksotermis (menghasilkan panas) yang meningkatkan temperatur lebih lanjut.

Elemen “segitiga api” (sumber panas, bahan bakar, dan oksigen) berasal dari baterai itu sendiri, sehingga pemadaman api saja seperti pada kebakaran konvensional, masih dapat menyebabkan re-ignition.

Maka, yang utama adalah menurunkan temperatur baterai di bawah titik kritisnya.

Thermal runaway juga memunculkan risiko ledakan, bahkan jika tidak ada api, yaitu dari pembentukan gas yang dapat terbakar (flammable) yang konsentrasinya melewati ambang ledakan bawah dan berkontak dengan sumber panas.

Salah satu faktor pemicu thermal runaway adalah hubung singkat internal, di mana elektrode positif dan negatif dalam sel yang seharusnya terpisah, terhubung.

Hal ini dapat disebabkan oleh impuritas material, kerusakan fisik (benturan atau penyok), atau penetrasi objek eksternal.

Walaupun tidak langsung menimbulkan api, peningkatan suhu internal dapat sewaktu-waktu mencapai titik kritis tanpa tanda-tanda eksternal yang jelas, menyebabkan baterai yang tampaknya normal tiba-tiba terbakar.

Hubung singkat juga dapat terjadi secara eksternal, misalnya ketika terminal baterai terpapar material konduktif. Faktor lain pemicu thermal runaway adalah pengisian berlebih (overcharge) dan sumber panas dari lingkungan sekitar.

Thermal runaway merupakan risiko yang umum pada semua jenis baterai lithium. Walaupun beberapa tipe memiliki temperatur awal thermal runaway dan kestabilan termal yang lebih tinggi, seperti LFP (Lithium Ferro-Phosphate) terhadap tipe NMC (Nickel Manganese Cobalt), namun berbagai laporan insiden termal ternyata melibatkan berbagai tipe baterai lithium tersebut tanpa terkecuali.

Mitigasi risiko termal baterai kendaraan listrik

Sejatinya, sel dan sistem baterai telah didesain sedemikian rupa dengan peralatan pengaman dan manajemen untuk mencegah operasi abnormal.

Selain itu, standar industri untuk baterai kendaraan listrik meliputi aspek performa dan keamanan untuk memastikan pemenuhan kriteria keselamatan.

Maka, pemilik kendaraan listrik perlu memahami cara pengoperasian dan pemeliharaan serta identifikasi tanda awal permasalahan baterai.

Misalnya, melakukan pengisian menggunakan charger bawaan kendaraan, mengondisikan lingkungan saat pengisian, tidak melakukan modifikasi sendiri, dan sebagainya.

Penting juga bagi produsen untuk menyosialisasikan prosedur darurat yang jelas, misalnya langkah yang harus diambil saat kendaraan mengalami banjir atau kebakaran, kepada konsumen dan petugas terkait seperti tim pemadam kebakaran.

Pada semua langkah ini, pemerintah memegang peranan penting, mulai dari penerapan regulasi yang ketat terkait standar keamanan baterai dan kendaraan listrik, mengedukasi pengguna dan masyarakat, dan memastikan sumber daya dan pelatihan bagi petugas darurat dan pemadam kebakaran.

Dalam kasus terjadinya kebakaran, strategi pemadaman api perlu dilengkapi dengan penurunan temperatur baterai secara efektif untuk mencegah re-ignition.

Di antara alternatif bahan pemadam api lain, air memiliki kapasitas pendinginan yang unggul, sehingga menjadi rekomendasi utama.

Namun diperlukan petunjuk spesifik untuk strategi pemadaman efektif, misalnya terkait jarak aman, teknik pengaplikasian, serta volume yang dibutuhkan.

Maka, petugas darurat dan pemadam kebakaran perlu mendapatkan pelatihan khusus tentang risiko baterai kendaraan listrik serta prosedur pengamanan jika insiden terjadi.

Di sisi lain, masyarakat juga perlu mengetahui informasi tentang langkah keselamatan dasar, seperti menjaga jarak aman dari kendaraan listrik yang terlibat kecelakaan atau kebakaran.

Sosialisasi dalam bentuk infografis dan video meliputi tata cara pengisian kendaraan listrik, lokasi parkir yang disarankan, serta langkah pencegahan dan respons kebakaran kendaraan listrik perlu diimplementasikan.

Di bidang riset, tantangan ini membuka peluang baru seperti desain dan sistem manajemen untuk meningkatkan keamanan baterai, material baterai yang lebih stabil secara termal, maupun teknik atau material pemadaman kebakaran baterai yang lebih efektif.

Seiring dengan berkembangnya era elektrifikasi transportasi, penting bagi semua pihak untuk terus meningkatkan pengetahuan dan kesiapan dalam menghadapi tantangan yang ada.

Inovasi dalam teknologi baterai dan sistem keselamatan, bersama dengan penyebaran informasi yang luas dan pelatihan efektif, akan memberikan kepercayaan kepada masyarakat bahwa transisi menuju transportasi berkelanjutan ini aman dan penuh manfaat.