Pilar elektrokimia modern: 1/4 pertama abad 19

Pada artikel sebelumnya telah diuraikan tentang jalinan lahirnya elektrokimia modern (lihat disini). Berikut ini akan diuraikan perkembangan dan penemu elektrokimia modern pada seperempat pertama abad ke-19.

Seperti telah diuraikan sebelumnya, kredit untuk peletakan tonggak elektrokimia modern diberikan kepada Alessandro Giuseppe Anastasio Volta (1745-1827). Ia adalah profesor filosofi alam pada Universitas Pavia. Pada tahun 1800an ia menunjukkan bahwa jaringan hewan tidak diperlukan untuk menghasilkan arus listrik. Ia beralasan bahwa kaki katak yang digunakan dalam percobaan Galvani hanya bertindak sebagai elektroskop dan mengusulkan bahwa sumber stimulasi yang sebenarnya adalah kontak antara logam tak sejenis. Ia menyebut listrik yang dihasilkan listrik logam. Ia menunjukkan, melalui tumpukan volta yang terdiri atas piringan logam tak sejenis yang dipasang selang seling, baterai elektrokimia pertama. Penemuan penting periode ini membentuk basis baterai modern dan asal muasal fenomena galvani lain yang meliputi korosi dan anoda dikorbankan. Ini juga menandai kali pertama dihasilkannya arus listrik kontinyu. Volta, yang kajiannya menolak secara efektif teori listrik hewan Galvani, memberi nama galvanisme. Napoleon Bonaparte menganugerahi Volta dengan gelar “Count of Lombardy”. Volta juga dicatat sebagai penemu dan isolasi metana. Alessandro Volta diabadikan dengan nama satuan listrik “volt”, sebuah nomenklatur yang mulai digunakan tahun 1881.

Volta menguraikan temuannya dalam surat tertanggal 20 Maret 1800 kepada Sir Joseph Banks (1743-1820), yang kemudian menjadi Presiden the Royal Society. Judul suratnya adalah “On the Electricity Excited by the Mere Contact of Conducting Substances of Different Kinds”. Banks menunjukkan surat tersebut kepada Anthony Carlisle (1768-1842), seorang ahli bedah London. Bersama dengan William Nicholson (1753-1815), seorang ahli kimia-insinyur, kawannya, Carlisle merangkai tumpukan volta. Dalam usahanya untuk menentukan muatan listrik pada pelat atas dan bawah dengan bantuan elektroskop, mereka meneteskan air pada piringan paling atas (untuk kontak yang lebih baik!), dan yang mengejutkan mereka, terbentuk gelembung gas yang dilbebaskan. Segera mereka menemukan bahwa terminal baterai yang dicelupkan dalam air menghasilkan hidrogen dan oksigen. Mereka telah menemukan elektrolisa atau reaksi kimia yang didorong oleh arus listrik.

vodabeamfa

Beberapa bulan kemudian, Juhann Wilhelm Ritter (1776-1810) memperbaiki percobaan Carlisle dan Nicholson dan menciptakan peralatan untuk mengumpulkan hidrogen dan oksigen secara terpisah. Berikutnya, ia juga menemukan proses elektroplating. Temuan Ritter mungkin lebih awal daripada Carlisle dan Nicholson namun tidak memungkinkan baginya untuk mempublikasikan hasilnya karena tugasnya sebagai apoteker. Pengamatan Ritter tentang potensial thermoelektrik (potensial listrik pada sambungan dua logam tak sejenis yang dijaga pada suhu yang berbeda) pada tahun 1801 juga mengantisipasi temuan thermoelektrik tahun 1821 oleh ahlli fisika Estonian-Jerman Thomas Johann Seebeck (1770-1831). Namun, Seebeck gagal mengenali bahwa arus listrik dihasilkan ketika sambungan dua logam dipanaskan. Ia menggunakan istilah arus thermomagnetik untuk menggambarkan temuannya. Efek Sebeck membentuk basis thermocouple, yang merupakan alat paling akurat untuk mengukur suhu. Fenomena yang berlawanan, efek Peltier, yang menghasilkan beda suhu ketika arus listrik dialirkan pada logam tak sejenis, diamati satu dekade kemudian. Percobaan Ritter tentang eksitasi listrik otot memasukkan dirinya sebagai subyek tegangan tinggi yang mungkin menuju pada kematiannya sendiri.

Pada periode waktu yang sama, ahli fisika dan kimia Inggris Henry Cavendish (1731-1810) melakukan percobaan kuantitatif yang terkenal pada komposisi air dan juga menghasilkan versi hukum Ohm untuk larutan elektrolit. Ia juga dikenal untuk percobaan Cavendish yang terkenal, pengukuran densitas bumi. Tidak nyaman dengan publisitas, Cavendish kurang dikenal sebagai orang yang berkaliber ilmiah. Beberapa temuannya tidak dipublikasi. Sebagai contoh, ia mengenali bahwa gaya antara pasangan muatan listrik berbanding terbalik dengan jarak, kredit yang diberikan kepada ahli fisika Perancis Coulomb. Paling tidak ada dua bangunan yang mengingatkan generasi sekarang akan Cavendish: lapangan di London, yang diberi nama dengan namanya dan Cavendish Royal Laboratory di Universitas Cambridge.

Teknik elektroplating diungkapkan oleh ahli kimia Italia Luigi Brunatelli (1759-1828) pada tahun 1805. Percobaannya pada pelapisan emas dilakukan dengan tumpukan volta sebagai sumber daya. Karena ditolak oleh Napoleon Bonaparte, Brugnatelli dipaksa untuk menjaga hasilnya dalam profil rendah. Sementara itu, William Hyde Wollaston (1766-1828) dan Smith Tennant (1761-1815), dalam usahanya menggunakan elektrokimia untuk memurnikan platina, berakhir dengan penemuan unsur lain: palladium dan rhodium (Wollaston) dan iridium dan omium (Tennant). Terinspirasi oleh kerja Ritter, Carlisle dan Nicholson, Sir Humphrey Davey (1778-1829) menggunakan elektrolisa untuk mengisolasi logam seperti sodium, potasium, kalum, magnesium dan lithium. Ia menyimpulkan bahwa listrik menyebabkan aksi kimia dan bahwa kombinasi kimia terjadi antar senyawa yang muatan listriknya berlawanan.

Rival Davey saat itu, Jon Jakob Berzelius (1779-1848) juga membuat kontribusi penting terhadap elektrokimia. Berzelius menemukan bahwa elektrolisa menghasilkan pembentukan unsur pada kutub sel, yang mengarahkan ia untuk mengusulkan bahwa atom adalah bermuatan listrik dan senyawa terbentuk oleh netralisasi muatan listrik. Ini adalah teori dualismenya, yang tidak berlaku untuk senyawa organik. Berzelius juga memantapkan hukum proporsi tertentu. Ia juga diberi kredit untuk penemuan beberapa unsur penting yang meliputi cerium, selenium dan thorium. Dialah yang menciptakan sistem logis simbol untuk unsur (H, C, Ca, Cl, O, dll.) Dengan kajian Davy dan Berzelius, kimia tidak pernah sama lagi.

Penemuan penting dilakukan secara bersamaan pada tahun 1820 oleh filosof alam Denmark Hans Christian Orsted (1777-1851). Ia mengamati pengaruh magnet terhadap arus listrik. Terinspirasi oleh Orsted, Andre-Marie Ampere (1775-1836) melakukan percobaan dan merumuskan temuan Orsted secara matematika. Kemudian muncul rumus yang menghubungkan tegangan, arus dan hambatan melalui hukum Ohm yang dirumuskan oleh Georg Ohm (1787-1854) pada tahun 1827. Awalnya temuan Ohm ditertawakan oleh koleganya. Namun, sebelum tahun 1833 pentingnya hukum dasar Ohm dalam analisa sirkuit listrik dikenali.

Michael Faraday (1791-1867) dipandang sebagai salah seorang ilmuwan terbesar dalam sejarah. Beberapa menjulukinya sebagai eksperimentalis terbesar yang pernah ada, khususnya karena percobaannya tentang litrik menemukan persamaan dalam teknologi sehari-hari. “Farad”, satuan kapasitansi, dan “tetapan Faraday”, dinamai dengan namanya. Ia menemukan dinamo, awal dari pembangkit listrik sekarang. Konsepnya tentang garis fluks yang muncul dari benda bermuatan listrik dan magnet membuka jalan untuk menggambarkan medan listrik dan magnet. Keduanya merupakan hal yang sangat penting untuk keberhasilan pengembangan alat elektromekanika yang mendominasi teknik dan industri untuk akhir abad ke-19. Ia juga menemukan “efek Faraday”, fenomena diamagntisme. Dalam penelitiannya tentang listrik statis, Faraday menunjukkan bahwa muatan listrik tinggal hanya pada bagian luar konduktor yang bermuatan listrik. Selain itu, muatan listrik bagian luar tidak memengaruhi apapun yang terkurung dalam konduktor, efek perisai yang sekarang kita gunakan dalam “sangkar Faraday”. Faraday juga melakukan banyak penelitian dalam kimia. Ia menemukan senyawa seperti benzena, gas cair seperti khlorin dan mengusulkan sistem bilangan oksidasi. Ia juga menemukan hukum elektrolisa dan mempopulerkan terminologi anoda, katoda, elektroda dan ion, istilah yang diciptakan oleh William Whewell (1794-1866). Ia menolak teori fluida tradisional tentang listrik dan mengusulkan bahwa listrik adalah bentuk gaya yang dialirkan dari partikel ke partikel dalam bahan.

Disadur dari:

Pillars of Modern Electrochemistry: A Brief History oleh A. K. Shukla & T. P. Kumar, 2008.

Pilar elektrokimia modern: Jalinan kelahiran

Pilar elektrokimia modern dipandang berasal dari tumpukan kerja percobaan yang dilakukan oleh Alessandro Volta pada tahun 1800. Meskipun jauh sebelum masa itu, berdasarkan bukti arkeologi, telah dikenal baterai primitif (disebut baterai Baghdad) yang digunakan untuk electroplating di Mesopotamia pada tahun 200 SM. Volta terinspirasi oleh percobaan kaki katak yang dilakukan oleh Galvani, yang meyimpulkan fenomena tersebut hanyalah fenomena biologi. Perkembangan elektrokimia semakin cepat dengan kontribusi dari John Daniell dan Michael Faraday. Dari awal yang sederhana, elektrokimia sekarang telah matang menjadi sebuah cabang ilmu multi disiplin.

Keunikan elektrokimia terletak pada fakta bahwa aplikasi potensial atau medan listrik dapat membantu mengatasi batasan kinetika pada suhu rendah. Selain itu, proses elektrokimia dapat diatur untuk memperoleh produk tertentu secara kimia. Reaksi elektrokimia juga sensitif terhadap karakteristik permukaan elektroda dan komposisi elektrolit, yang membuka jalan beberapa bidang analitis dan karakterisasi. Seperti banyak pemikir maju yang mengabdikan hidupnya agar hidup manusia lebih nyaman, halaman sejarah dipenuhi dengan nama, beberapa telah lama terlupakan, yang telah membuat elektrokimia seperti sekarang. Disini dicoba untuk memberikan sekilas pilar elektrokimia ini melalui kontribusinya. Pada bagian pertama tulisan ini akan dibahas jalinan kelahiran elektrokimia yang muncul dari temuan berbagai cabang ilmu, terutama yang berkaitan dengan ditemukannya listrik.

Listrik baru mulai dipahami pada abad ke-16. Ilmuwan Inggris William Gilbert (1544-1603), yang dikenal sebagai “bapak magnet” untuk penelitiannya pada magnet, adalah salah satu diantara peneliti pertama yang melakukan percobaan dengan listrik. Ia menemukan metoda untuk menghasilkan maupun memperkuat magnet. Generator listrik pertama dibangun oleh ahli fisika Jerman Otto von Guericke (1602-1686) pada tahun 1663. Alat tersebut menghasilkan listrik statis dengan menggosok bola sulfur besar dengan kain. Sebelum pertengahan tahun 1700, ahli kimia Perancis Charles Francois de Cisternay du Fay (1698-1739) menemukan dua tipe listrik statis. Ia menemukan bahwa muatan listrik sejenis saling tolak sedangkan yang tidak sejenis saling tarik. Selain itu, ia menyarankan bahwa listrik terdiri dari dua fluida: listrik positif dan listrik negatif. Teori dua fluida ini dibantah oleh Benjamin Franklin (1706-1790) pada akhir abad ke-16. Franklin mengusulkan teori satu fluida. Pada tahun 1781, Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) menawarkan hukum tarikan elektrostatis. Coulomb, satuan muatan listrik, dinamai dengan namanya untuk menghormatinya.

Pada saat itulah, ketika pemahaman tentang fenomena baru listrik tumbuh, elektrokimia memiliki jalinan kelahiran dengan ahli fisika Italia dan ahli anatomi Luigi Galvani (1737-1798) yang mengusulkan apa yang ia sebut “listrik hewan”. Galvani, pada tahun 1791, mengusulkan bahwa jaringan hewan mengandung gaya vital tak dikenal, yang mengaktifkan syaraf dan otot ketika disentuh dengan logam. Menurut Galvani, listrik hewan adalah bentuk baru listrik selain listrik alam yang dihasilkan oleh kilat (atau oleh belut listrik dan sinar torpedo) dan listrik statis buatan yang dihasilkan oleh gesekan. Gagasan fluida listrik hewan ditolak oleh Alessandro Volta, yang beralasan bahwa kaki katak merespons berbeda ketika disentuh dengan logam yang jenis dan komposisinya berbeda. Namun, Galvani tetap pada pendiriannya dan bahkan mendemonstrasikan aksi otot dengan dua potong bahan yang sama.

Gilbert-Guericke-Coulomb

Yang menarik, percobaan Galvani di Universitas Bologna tentang aksi fisiologi listrik tidak hanya melibatkan katak hidup tetapi juga kaki katak yang telah dilepaskan dari tubuhnya. Ia menunjukkan bahwa kontraksi otot pada katak dan hewan lain dapat dipicu oleh aliran listrik. Kejut kaki kata menandai fenomena percobaan yang kemudian dikenal sebagai bioelektrogenesis. Pada kenyataannya, percobaan Galvani tidak hanya membantu memantapkan basis untuk studi neurofisiologi biologi, tetapi juga menuju kepada perubahan konsep dengan memperkenalkan syaraf sebagai konduktor listrik daripada hanya sekedar pipa air, seperti yang dianut oleh sekolah Descartes. Nama Galvani kemudian dikaitkan dengan galvanisasi (teknik memasukkan kejutan listrik, meskipun istilah lain, faradisme, juga digunakan untuk teknik tersebut). Kata galvanizing sekarang digunakan untuk perlakuan perlindungan baja dengan seng. Galvani juga diabadikan dalam kata bahasa Inggris “galvanize”, yang berarti mengaduk, aksi tiba-tiba.

Disadur dari:

Pillars of Modern Electrochemistry: A Brief History oleh A. K. Shukla & T. P. Kumar, 2008.

Sejarah baterai

Pada artikel sebelumnya (baterai mobil listrik, baterai ion lithium, mobil listrik baterai), telah diuraikan mengenai baterai ion lithium yang merupakan baterai yang kompak dan dapat diisi ulang, yang menjadikannya harapan sumber energi masa depan untuk mobil listrik. Baterai ini telah digunakan secara luas untuk alat elektronik portabel seperti komputer notebook, HP, dsb. Banyak jenis baterai telah dikembangkan dan sadar atau tidak kita telah terbiasa menggunakannya dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini akan diuraikan secara singkat sejarah penemuan baterai.

Listrik ditemukan kira-kira 400 tahun yang lalu atau mungkin lebih. Tetapi pemakaian pratktisnya mungkin baru pada pertengahan sampai akhir tahun 1800an, dan awalnya dalam cara yang terbatas. Sebagai contoh, pada pameran dunia di Paris tahun 1900, salah satu atraksi utama adalah penerangan jembatan dengan listrik diatas sungai Seine.

Metoda paling awal membangkitkan listrik adalah dengan menciptakan muatan listrik statis. Pada tahun 1660, Otto von Guericke membuat mesin listrik pertama yang terdiri atas bola sulfur besar yang, ketika digosok dan diputar, menarik bulu dan sobekan kertas kecil. Guericke mampu membuktikan bahwa bunga api yang dihasilkan benar-benar listrik.

Pemakaian listrik statis pertama ditemukan oleh Alessandro Volta (1745-1827) dengan alat yang disebut “pistol listrik”. Alat ini terdiri dari sebuah kawat yang dipasang pada bejana yang berisi gas metana. Dengan mengirim bunga api listrik melalui kawat, bejana akan meledak. Volta menggunakan penemuan ini untuk komunikasi jarak jauh, meskipun hanya dengan satu bit Boolean. Sebuah kawat besi yang disangga batang kayu dibentangkan dari Como ke Milan, Italia. Pada ujung penerima, kawat berakhir pada bejana yang diisi dengan gas metana. Dengan perintah, bunga api listrik dikirim dengan kawat yang akan memicu pistol listrik untuk memberi sinyal. Sambungan komunikasi ini tidak pernah dibangun.

Pada tahun 1791, ketika bekerja di Universitas Bologna, Luigi Galvani menemukan bahwa otot katak berkontraksi ketika disentuh dengan logam. Terinspirasi oleh percobaan ini, Volta melakukan serangkaian percobaan menggunakan seng, timbal, timah atau besi sebagai pelat positif dan tembaga, perak, emas atau grafit sebagai pelat negatif. Pada tahun 1800, Volta menemukan bahwa dengan menggunakan fluida tertentu sebagai penghantar untuk mendorong reaksi antara logam dan elektroda, dapat dihasilkan arus listrik kontinyu. Ini menuju pada temuan sel volta pertama, yang lebih dikenal sebagai baterai. Volta menemukan lebih lanjut bahwa tegangan akan semakin besar ketika sel volta dipasang bersusun satu diatas yang lain.

Empat variasi baterai listrik Volta.

Temuan baru dibuat ketika Sir Humphry Davy memasang baterai listrik terbesar dan paling berdaya pada kubah Institusi Royal London. Ia menghubungkan baterai dengan elektroda arang dan menghasilkan lampu listrik pertama yang paling terang yang pernah dilihat pada masa itu. Penelitian paling penting Davy dibaktikan untuk elektrokimia. Mengikuti percobaan Galvani dan penemuan sel volta, ketertarikan terhadap listrik galvani telah menjadi tersebar luas. Davy mulai menguji pengaruh kimia terhadap listrik pada tahun 1800. Ia segera menemukan bahwa dengan mengalirkan listrik melalui suatu senyawa, senyawa ini terurai, suatu proses yang kemudian disebut elektrolisa. Tegangan yang dihasilkan secara langsung berhubungan dengan reaktivitas elektrolit dengan logam. Dengan bukti tersebut Davy memahami bahwa kerja elektrolisa dan sel volta adalah sama.

Pada tahun 1802, Dr. William Cruickshank merancang baterai listrik pertama yang dapat diproduksi secara masal. Cruickshank menyusun lembaran tembaga persegi, yang disolder pada ujungnya, bersama-sama dengan lembaran seng yang berukuran sama. Lembaran ini ditempatkan pada  kayu persegi panjang yang direkatkan dengan semen. Lekukan dalam kotak menahan pelat logam pada posisinya. Kotak ini kemudian diisi dengan elektrolit garam jenuh atau asam.

Metoda ketiga membangkitkan listrik yang ditemukan adalah listrik melalui magnet yang ditemukan pada tahun 1820 oleh Andre-Marie-Ampere (1775-1836). Ia mengamati bahwa kawat yang membawa arus listrik pada suatu saat saling tarik satu sama lain dan pada saat yang lain saling tolak.

Pada tahun 1831, michael Faraday (1791-1867) mendemonstrasikan bagaimana piringan tembaga mampu menyediakan arus listrik konstan ketika diputar pada medan magnet yang kuat.  Faraday, yang membantu Davy dan tim risetnya, berhasil membangkitkan gaya listrik terus menerus selama gerakan antara koil dan magnet berlanjut. Generator listrik ditemukan. Proses ini kemudian dibalik dan motor listrik ditemukan. Tidak lama kemudian, transformer dikembangkan yang dapat merubah listrik ke tegangan yang diinginkan. Pada tahun 1833, Faraday memantapkan dasar elektrokimia dengan hukum Faraday, yang menggambarkan jumlah reduksi yang terjadi pada sel elektrolisa.

Pada tahun 1836, John F. Daniell, ahli kimia Inggris, melanjutkan penelitian tentang baterai elektrokimia dan mengembangkan sel yang semakin baik yang menghasilkan arus listrik lebih steady daripada sel volta. Sampai saat itu, semua baterai tersusun atas sel primer, yang berarti baterai tidak dapat diisi ulang. Pada tahun 1859, ahli fisika Perancis Gaston Plate menemukan baterai yang dapat diisi ulang pertama. Baterai sekunder ini berdasarkan pada kimia asam timbal, sistem yang sampai saat ini masih digunakan.

Pada tahun 1899, Waldmar Jungner dari Swedia menemukan baterai nikel-kadmium, yang menggunakan nikel untuk elektroda positif dan kadmium untuk negatif. Dua tahun kemudian, Edison memproduksi rancangan alternatif dengan mengganti kadmium dengan besi. Karena harga bahan yang mahal dibandingkan dengan sel kering dan baterai penyimpan asam timbal, aplikasi praktis baterai nikel-kadmium dan nikel-besi terbatas. Baterai nikel-kadmium yang tersegel rapat, yang dikenal saat ini, tidak akan ada tanpa keberhasilan Neumann yang secara sempurna membuat segel sel pada tahun 1947.

Terlihat bahwa dari dulu sampai sekarang, manusia tergantung pada listrik, suatu produk yang tidak akan mungkin tanpa penemu dan peneliti yang telaten, tekun, kreatif dan tidak kenal lelah. Dengan meningkatnya kebutuhan mobilitas, pengembangan baterai yang memiliki kapastas penyimpan yang lebih besar mungkin masih dibutuhkan. Meskipun teknologi baterai sudah cukup lama ada, namun sampai saat ini penelitian dan pengembangan baterai ini masih terus berjalan untuk memenuhi kebutuhan teknologi yang terus berkembang.

Sumber: I. buchman, 2001 (www.buchmann.ca).

Mobil listrik baterai

Pada artikel sebelumnya (baterai mobil listrik dan baterai lithium) telah diuraikan tentang teknologi kunci mobil listrik dan baterai lithium yang menjadi harapan masa depan sebagai sumber energi mobil listrik. Disini akan dibahas tentang sejarah singkat mobil listrik dan statusnya saat ini.

Mobil listrik baterai pertama kali dibuat oleh Thomas Davenport pada tahun 1834. Jadi, mobil listrik ini telah dibuat beberapa dekade lebih dulu daripada mobil mesin pembakaran dalam pertama. Mobil pertama yang melampaui kecepatan 100 km/jam juga mobil baterai, yaitu ‘Jamais Contente’ yang dikendarai oleh Camille Jenatzy pada tahun 1899. Dibandingkan dengan mobil mesin pembakaran dalam, mobil listrik lebih nyaman, tenang dan bersih. Akan tetapi, karena keterbatasan kapasitas penyimpan energi baterai, jangkauannya sangat terbatas. Pada saat yang sama, teknologi mobil mesin pembakaran dalam berkembang dengan pesat. Sebagai akibatnya, mobil listrik menghilang pada tahun 1930an. Baru pada tahun 1970an ketika terjadi krisis energi dan kelangkaan minyak pada saat itu, pabrikan mobil dan pembuat kebijakan mulai berpikir ulang tentang mobil listrik. Alasan yang dikemukakan adalah, pertama, mobil listrik menawarkan efisiensi energi tinggi dan mengijinkan diversifikasi sumber energi, dan kedua, memiliki emisi lokal nol dan membantu memperbaiki kualitas udara perkotaan.

Gambar 1. Skema mobil listrik.

Berbeda dengan mobil mesin pembakaran dalam yang menggunakan bahan bakar cair sebagai sumber energi, mobil listrik menggunakan motor listrik untuk penggerak dengan baterai sebagai sumber energinya (Gambar 1). Keunggulan mobil listrik adalah tidak ada emisi gas buang, efisiensi tinggi dan tidak bergantung pada bahan bakar fosil, dan operasinya tenang dan halus.

Mobil listrik terdiri dari tiga sub-sistem utama:

  • Sistem penggerak motor listrik – pengendali mobil, konverter elektronika daya, motor listrik dan transmisi;
  • Sistem baterai – baterai, Sistem Manajemen Baterai dan unit pengisian;
  • Sistem pembantu – pemanas/pendingin, pompa elektronika dan pembantu elektronika lainnya.

Prinsip kerja mobil listrik adalah sebagai berikut. Input pengendali diperoleh dari pedal akselerator dan rem. Pengendali ini menyediakan sinyal yang sesuai ke konverter daya elektronika yang mengatur aliran daya antara motor listrik dan baterai.  Motor juga memainkan peran generator, yang mengkonversi energi pengereman menjadi elektron dan mengisi baterai. Unit manajemen energi, bekerja sama dengan pengendali mobil, mengendalikan pengereman regenerasi dan rekoveri energi. Motor listrik menghasilkan torsi yang besar dari keadaan mobil berhenti. Hal ini menghasilkan kinerja yang sangat bagus. Percepatan dan daya mobil listrik jauh melampaui mobil mesin pembakaran dalam.

Kemajuan signifikan telah dicapai dalam pengembangan mobil listrik. Namun, masih ada beberapa tantangan utama yang harus diatasi, antara lain:

  • Menurunkan harga – Saat ini baterai ion lithium dengan kapasitas penyimpan 35 kWh harganya sekitar USD 30.000. Ini harus bisa diturunkan menjadi sepertiganya di masa mendatang. Jadi, menekan harga baterai merupakan tantangan kunci pengembangan mobil listrik.
  • Memperbaiki keamanan – Bahan katoda baterai lithium berbasis kobalt dan nikel saat ini memiliki isu penting berkenaan dengan pengisian berlebih. Pengendalian tegangan pada tingkat sel, modul dan baterai adalah hal kritis untuk mencegah pengisian berlebih. Namun, semua faktor ini tidak dapat dihindari akan menaikkan harga baterai lithium. Katoda lithium besi fosfat menawarkan masa depan yang menjanjikan tetapi dengan energi spesifik dan densitas daya yang lebih rendah.
  • Memperpanjang umur baterai – Baterai mobil listrik harus paling sedikit berumur 10 tahun atau 240.000 km pada berbagai kondisi.
  • Mempersingkat waktu pengisian sampai beberapa menit dan menyediakan fasilitas pengisian yang lebih baik.
  • Memperkecil ukuran dan berat paket baterai.

Dibandingkan dengan masalah yang dihadapi oleh baterai, tantangan untuk motor/pengendali untuk mobil listrik mungkin relatif kecil, dengan pengembangan tetap diarahkan untuk meningkatkan efisiensi dan kehandalan.

Pustaka
B.G. Pollet, I. Staffell, J.L. Shang, Current status of hybrid, battery and fuel cell electric vehicles: From electrochemistry to market prospects, Electrochim. Acta (2012), http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2012.03.172