Kebakaran Baterai Litium: Apa yang Berhasil dan Apa yang Tidak

Apa yang memicu fenomena thermal runaway?

Fenomena thermal runaway merupakan rangkaian kegagalan yang terjadi di dalam sel baterai. Suatu pemicu meningkatkan suhu; panas tersebut mempercepat proses peluruhan elektrolit; proses peluruhan tersebut kemudian melepaskan lebih banyak panas dan gas yang mudah terbakar. Siklus ini terus berulang, hingga akhirnya sel baterai meledak atau terbakar.

Pemicu-pemicu tersebut, diurutkan berdasarkan frekuensi kejadiannya:

• Pembayaran yang berlebihan atau penggunaan charger yang tidak sesuai. Tegangan atau arus yang tidak stabil dapat melebihi batas aman sel baterai. Insiden yang terkait dengan proses pengisian baterai merupakan penyebab utama kebakaran baterai jenis lithium—itu adalah penyebab yang paling umum.
• Kerusakan fisik. Benturan, tusukan, atau pemadaman dapat merusak komponen internal baterai dan menyebabkan korsleting. Hal yang sama juga dapat terjadi jika baterai alat listrik terjatuh atau baterai sepeda listrik terinjak.
• Suhu lingkungan yang tinggi. Panas mempercepat reaksi kimia di dalam baterai, bahkan pada baterai yang sebenarnya masih dalam kondisi baik. Baterai yang terpapar suhu tinggi, misalnya di dashboard mobil pada musim panas, dapat terbakar tanpa adanya kerusakan fisik lainnya.
• Usia baterai. Seiring bertambahnya usia baterai, hambatan internalnya meningkat dan kemampuannya untuk menahan tekanan termal menurun. Baterai yang hampir mencapai akhir masa pakainya dapat mengalami kebakaran, meskipun sebelumnya dapat berfungsi dengan baik.

Mengapa alat pemadam api standar tidak efektif dalam mengatasi kebakaran baterai

Ada tiga alasan utama, dan ketiganya saling memperburuk situasi:

1. Reaksi tersebut bersifat “self-sustaining” (terus berlangsung tanpa henti). Api biasa membutuhkan oksigen dari udara, sedangkan baterai lithium yang terbakar membawa oksidannya sendiri di dalamnya. Alat pemadam api berbahan CO₂ menggantikan oksigen di sekitar dan memadamkan api di permukaan, tetapi tidak dapat menembus bagian dalam baterai atau menghentikan reaksi yang terjadi di dalamnya.
2. Bahan kimia kering hanya mampu memadamkan api di permukaan, tidak mendinginkan bagian dalam baterai. Sisa bahan kimia tersebut juga dapat merusak perangkat elektronik, terutama jika baterai yang terbakar diletakkan di dalam peralatan.
3. Kebakaran sering kali terjadi lagi, bukan merupakan pengecualian. Meskipun api di permukaan telah padam, suhu di dalam baterai masih bisa mencapai ratusan derajat Celsius. Kebakaran bisa kembali terjadi beberapa jam atau bahkan hari setelah sebelumnya dipadamkan. Setiap upaya pemadaman yang hanya berhenti pada tahap memadamkan api di permukaan dianggap tidak lengkap.

Gas yang dihasilkan oleh proses pembakaran merupakan masalah utama berikutnya. Baterai lithium yang terbakar melepaskan karbon monoksida, hidrogen fluorida, dan berbagai zat beracun lainnya. Hidrogen fluorida (HF) sangat berbahaya bagi petugas pemadam kebakaran; mereka harus menjaga jarak yang aman dan menggunakan perlengkapan pelindung pernapasan yang sesuai.

Apa yang benar-benar efektif dalam memadamkan kebakaran baterai lithium?

Hingga kini, belum ada metode yang benar-benar efektif untuk memadamkan kebakaran baterai lithium secara menyeluruh. Upaya pemadaman yang hanya berfokus pada memadamkan api di permukaan saja dianggap tidak efektif, karena reaksi pembakaran di dalam baterai tetap berlanjut.

Metode	Fungsi	Kekurangan	Paling cocok untuk
Air (dalam jumlah besar)	Menghilangkan panas lebih cepat daripada laju produksi panas akibat reaksi	Tidak ada efek lain; merupakan satu-satunya metode yang benar-benar dapat menghentikan reaksi yang tidak terkendali	Sel-sel kecil; kantong pendingin berukuran apa pun
Bahan tambahan berbentuk kapsul	Mendinginkan dengan cepat dan mengemas uap yang mudah terbakar	Bukan agen penghambat api yang mandiri	Kebakaran di mana air saja dapat menyebarkan elektrolit yang mudah terbakar
Aerosol berbasis kalium	Menghentikan reaksi berantai kimia dalam hitungan detik	Efek pendinginan terbatas; risiko kebakaran kembali masih ada	Peralatan tertutup; ruang penyimpanan
Selimut api	Memblokir api dan panas radiasi	Tidak dapat menghentikan reaksi kimia di dalam benda yang terbakar	Kebakaran kecil; digunakan sebagai alat bantu evakuasi atau pendinginan dengan air

Air, dalam hal volumenya, merupakan dasar yang penting dalam proses pendinginan. Satu-satunya cara untuk menghentikan proses pembakaran yang tidak terkendali adalah dengan menghilangkan panas lebih cepat daripada laju reaksi yang terjadi. Artinya, perlu melakukan proses merendam atau pendinginan terus-menerus hingga baterai benar-benar dingin saat disentuh, bukan hanya sampai api padam. Untuk baterai konsumen kecil (seperti ponsel atau laptop), metode merendam dalam ember sudah cukup efektif. Namun, untuk baterai yang lebih besar, perlakukannya sebagai proses pendinginan, bukan proses pemadaman api.

Agen pengemas (encapsulating agents) merupakan bahan tambahan khusus yang dicampur dengan air; bahan ini mampu menghilangkan panas dengan cepat dan “mengemas” uap yang mudah terbakar sehingga tidak dapat menyebabkan kebakaran. Dengan demikian, bahan ini membantu mengurangi produksi panas dan asap, yang sangat penting terutama jika air biasa digunakan, karena air bisa menyebarkan elektrolit yang terbakar.

Metode penekanan pembentukan aerosol (aerosol suppression) menggunakan senyawa berbasis kalium yang melepaskan partikel halus dan mengganggu reaksi kimia yang terjadi selama proses pembakaran. Sistem ini mampu memadamkan api, baik yang terjadi di satu sel baterai maupun di beberapa sel sekaligus, dalam hitungan detik. Karena efek pendinginannya jauh lebih rendah dibandingkan air, tetap perlu waspada terhadap kemungkinan terjadinya kebakaran kembali.

Selimut pemadam api hanyalah solusi sementara saja. Selimut khusus untuk baterai jenis lithium mampu memadamkan api dan menghalangi panas radiasi, sehingga memberikan waktu untuk memadamkan kebakaran kecil, seperti yang terjadi pada laptop atau baterai e-bike. Namun, selimut tersebut tidak dapat menghilangkan penyebab utama terjadinya kebakaran, sehingga hanya berfungsi sebagai alat bantu dalam proses evakuasi atau pendinginan dengan air, bukan sebagai solusi permanen.

Untuk instalasi berskala besar: Perlindungan terhadap bagian-bagian yang terkena dampak kebakaran perlu dilakukan, dan biarkan baterai yang terbakar terbakar habis. Ketika kebakaran melibatkan rak baterai atau baterai dalam jumlah besar, praktik yang umum dilakukan oleh petugas pemadam kebakaran adalah melindungi bagian-bagian di sekitarnya dan membiarkan baterai yang terkena kebakaran terbakar habis sambil mendinginkan baterai-baterai di sekitarnya. Keputusan tersebut merupakan tanggung jawab petugas pemadam kebakaran, bukan staf fasilitas. Namun, dengan mengetahui hal ini terlebih dahulu, kita dapat menghindari keinginan untuk “memadamkan” kebakaran yang sebenarnya tidak dapat dipadamkan.

Pencegahan: Aturan-aturan yang kita terapkan dalam penggunaan kotak penyimpanan baterai kita sendiri

Kami menggunakan baterai jenis LiFePO₄ (lithium iron phosphate) dalam lampu jalan kami, dan kami memilih baterai jenis ini terutama karena alasan berikut: Titik awal terjadinya reaksi termal yang tidak terkendali pada baterai LiFePO₄ berkisar sekitar 270°C, sedangkan pada baterai berbasis nikel, titik tersebut berkisar antara 150–210°C (nilai rata-rata di industri, yang dapat bervariasi tergantung pada jenis baterai dan formatnya). Baterai LiFePO₄ tidak tahan terhadap api; tidak ada baterai yang benar-benar tahan terhadap api. Namun, penggunaan baterai jenis ini memberikan “margin” (ruang untuk manuver atau toleransi terhadap gangguan), dan itulah yang menjadi dasar dari upaya pencegahan terhadap berbagai masalah yang mungkin terjadi.

• Gunakan pengisi daya yang sesuai. Gunakan pengisi daya yang disertakan dengan perangkat tersebut atau pengisi daya dengan spesifikasi yang sama. Jangan biarkan baterai terus diisi daya semalaman atau tanpa pengawasan. Pastikan area pengisian daya berada dalam kondisi yang ventilasi baik; jangan pernah mengisi daya baterai di ruang yang sempit.
• Simpan baterai dalam suhu sejuk dan dengan tingkat daya sekitar 50%. Suhu penyimpanan yang disarankan adalah 5–20°C. Untuk penyimpanan jangka panjang, pertahankan tingkat daya baterai sekitar 50% dan periksa secara berkala. Jangan simpan baterai di atas dashboard atau dekat dengan sumber pemanas.
• Hentikan penggunaan baterai jika muncul tanda-tanda kerusakan. Baterai yang bengkak, retak, atau bocor perlu dibuang, bukan diperbaiki. Demikian pula baterai yang mengalami panas yang tidak normal, waktu pengisian daya yang semakin lama, atau penurunan kapasitas yang terlihat jelas.
• Buang baterai melalui proses daur ulang. Baterai yang sudah tidak layak digunakan harus dibuang ke fasilitas daur ulang, bukan ke tempat sampah. Bagi perusahaan yang menggunakan baterai dalam skala besar, ini juga merupakan kewajiban yang perlu dipatuhi; lakukan pemeriksaan rutin terhadap sistem pemadam kebakaran yang terkait.

Hal-hal yang tidak dibahas dalam halaman ini:

Halaman ini membahas perilaku kebakaran baterai litium, serta cara penanganannya, baik untuk baterai individu maupun paket baterai yang digunakan dalam skala konsumen hingga skala komersial ringan. Halaman ini tidak membahas desain sistem penyimpanan energi baterai skala jaringan (Grid-Scale Battery Energy Storage System/ BESS), aspek teknis terkait kompatibilitas dengan standar NFPA 855, maupun peraturan transportasi bahan berbahaya; topik-topik tersebut merupakan bidang yang terpisah dengan kode dan regulasi masing-masing. Untuk informasi mengenai cara kami memasukkan sistem perlindungan termal ke dalam produk kami, silakan lihat Panduan Suhu Lingkungan Baterai, atau gunakan Kalkulator Ukuran Baterai untuk menentukan ukuran sistem yang dibutuhkan.