Definisi baterai lithium
Apa itu Baterai Lithium?
Baterai lithium adalah jenis teknologi baterai isi ulang yang memanfaatkan sifat unik lithium, logam paling ringan.Baterai lithium memiliki lithium logam sebagai bahan anoda. Baterai ini cukup unik jika dibandingkan dengan baterai lain karena biaya per unitnya yang tinggi dan kepadatan energinya yang tinggi.
Baterai lithium beroperasi berdasarkan prinsip interkalasi dan deinterkalasi ion litium dari bahan elektroda positif dan bahan elektroda negatif, dengan jenis yang paling umum adalah baterai Litium-ion.Baterai litium-ion menjadi semakin populer selama bertahun-tahun dan begitu umum digunakan saat ini.
Apa Perbedaan Antara Baterai Lithium dan Baterai Lithium-Ion?
Perbedaan utama antara sel lithium dan sel lithium-ion adalah baterai lithium-ion dapat diisi ulang, sedangkan baterai lithium tidak dapat diisi ulang. Sel lithium-ion memiliki siklus pengisian/pengosongan yang terus menerus hingga ribuan kali.
Jika kedua jenis baterai ini dibiarkan di rak tanpa digunakan, baterai Li-ion akan bertahan sekitar dua atau tiga tahun, sedangkan baterai lithium memiliki umur simpan lebih lama hingga 10 hingga 12 tahun.
Sejarah Singkat Baterai Lithium-Ion
Ide baterai lithium-ion pertama kali diusulkan pada tahun 1970an ketika ahli kimia Inggris Stanley Whittingham menemukan baterai yang dapat diisi ulang sendiri seiring berjalannya waktu. Dia mencoba menggunakan titanium disulfida dan logam lithium sebagai elektroda, tetapi baterainya mengalami korsleting dan meledak.
Selama tahun 1980-an, eksperimen lebih lanjut yang dilakukan oleh John Goodenough dan kemudian Akira Yoshino membuktikan bahwa menghilangkan logam litium akan membuat baterai lebih aman. Dan dari situlah pengembangan baterai lithium-ion dimulai.
Pada tahun 1990-an, teknologi li-ion mulai disukai banyak orang dan dengan cepat popularitasnya meningkat. Ini adalah saat sel komersial pertama diproduksi oleh Sony Corporation. Masalah keamanan baterai logam lithium inilah yang menyebabkan dikembangkannya baterai lithium-ion. Meskipun baterai logam lithium memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi, baterai li-ion sangat aman bila diisi dan dikosongkan menggunakan pedoman keselamatan khusus.
Terbuat Dari Apa Baterai Lithium
Sel lithium-ion terdiri dari empat komponen utama:
Terdiri dari anoda yang memungkinkan aliran arus listrik melalui sirkuit eksternal; anoda menyimpan ion lithium saat baterai diisi. Kedua adalah katoda, bertugas menentukan tegangan dan kapasitas baterai; itu adalah sumber ion lithium. Lalu ada elektrolit yang berfungsi sebagai penyalur ion lithium antara katoda dan anoda; itu terdiri dari aditif, pelarut, dan garam. Terakhir, kita memiliki separator, yaitu pembatas fisik yang berfungsi untuk menjauhkan katoda dan anoda satu sama lain.
Bagaimana Cara Kerja Baterai Lithium-Ion?
Seperti disebutkan di atas, pemisah pada baterai lithium memindahkan ion lithium dari katoda ke anoda dan sebaliknya melalui elektrolit.
Saat ion lithium bergerak, ia mengaktifkan elektron bebas di anoda, yang menciptakan muatan pada pengumpul arus positif. Kemudian terjadi aliran arus listrik tersebut melalui perangkat yang dialiri listrik (ponsel, laptop, dll) ke pengumpul arus negatif. Aliran elektron di dalam baterai terhalang oleh pemisah.
Saat Anda menyambungkan perangkat elektronik untuk mengisi daya, katoda melepaskan ion litium, dan ion tersebut diterima oleh anoda untuk memastikan baterai terisi ulang. Sedangkan pada proses pelepasan, ion lithium dilepaskan oleh anoda dan diterima oleh katoda, sehingga timbul aliran elektron dari satu ujung ke ujung lainnya.
Komponen Internal Baterai Li-ion
Jika Anda membongkar baterai lithium (tidak disarankan), Anda akan melihat hal berikut;
Sel Li-ion: Dapat berupa sel prismatik, sel silinder, atau sel kantong (alias polimer lithium).
Monitor Status Pengisian Baterai: Ini adalah komputer kecil yang mengontrol proses pengisian baterai.
Keran tegangan: Bertugas memantau kapasitas energi masing-masing sel baterai.
Konektor Notebook: Memungkinkan kelancaran arus informasi dan daya masuk dan keluar dari baterai.
Rangkaian Regulator dan Konverter Tegangan: Mereka menjaga tingkat arus dan tegangan yang aman.
Sensor suhu: Untuk memantau suhu baterai.
Apa Perbedaan Antara Baterai Lithium dan Baterai Biasa?
Paket baterai lithium-ion pada umumnya terlihat sama dengan paket baterai biasa, namun perbedaannya terletak pada keamanan baterai dan kinerja baterai. Baterai lithium-ion memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dibandingkan baterai biasa, yang berarti baterai tersebut mampu menyimpan energi lebih besar dalam ukuran baterai yang sama.
Performa yang lebih baik terkadang dapat menimbulkan masalah keselamatan seperti melepaskan energi yang tersimpan secara eksplosif. Selain itu, baterai li-ion yang dapat diisi ulang memiliki tingkat pengosongan otomatis yang rendah, jauh lebih sedikit dibandingkan jenis baterai isi ulang lainnya, sehingga berkontribusi pada masa pakai baterai yang lebih baik.
Anda tidak dapat mengisi ulang baterai biasa seperti baterai li-ion. Selain itu, baterai lithium-ion memiliki tegangan kerja yang tinggi sehingga cocok untuk perangkat elektronik portabel seperti MP3, kamera digital, ponsel, dan masih banyak lagi.
Apa Saja Jenis Baterai Lithium?
Ya, barang elektronik menggunakan baterai lithium, namun tidak semuanya menggunakan jenis yang sama karena setiap perangkat memiliki baterai yang kompatibel dengannya.
Kita akan melihat enam jenis baterai lithium yang berbeda. Banyaknya jenis baterai lithium bergantung pada reaksi kimia dan bahan unik tertentu untuk menyimpan energi. Berikut ini adalah jenis baterai lithium;
Lithium Titanat: Tidak seperti bahan kimia lainnya, baterai ini menggantikan grafit di anoda dengan lithium titanat dan menggunakan NMC atau LMO sebagai bahan kimia katoda. Hal ini menciptakan baterai yang memiliki proses pengisian lebih cepat dan umur lebih lama.
Lithium Nickel Cobalt Aluminium Oxide: Baterai ini memiliki siklus hidup yang panjang dan menghasilkan energi spesifik yang tinggi dengan daya spesifik yang sesuai. Biasanya, mereka dapat mempertahankan pengiriman arus dalam jumlah besar untuk waktu yang lebih lama.
Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide: Paket baterai jenis ini memiliki tiga elemen sebagai bahan katodanya (kobalt, mangan, dan nikel). Mangan memiliki energi spesifik yang rendah namun sangat stabil, sedangkan nikel memiliki energi spesifik yang tinggi namun tidak stabil. Jadi, kombinasi keduanya menciptakan kimia yang stabil dengan energi spesifik yang tinggi.
Lithium Manganese Oxide (LMO): Baterai ini memiliki bahan katoda lithium mangan oksida. Dengan bahan kimia ini, ia mampu menciptakan struktur 3-D yang meningkatkan penanganan arus, menurunkan resistansi internal, dan meningkatkan aliran ion, sekaligus meningkatkan stabilitas dan keamanan termal.
Lithium Cobalt Oxide: Baterai lithium cobalt oxide memiliki daya spesifik yang rendah dan energi spesifik yang tinggi. Hal ini berarti bahwa mereka dapat beroperasi dan mengalirkan daya untuk jangka waktu lama, namun terbatas jika menyangkut aplikasi dengan beban tinggi.
Lithium Iron Phosphate: Baterai lithium iron phosphate (LiFePO4) menggunakan elektroda karbon grafit sebagai anoda dan fosfat sebagai bahan katoda. Baterai ini memiliki masa pakai yang lebih lama, kinerja elektrokimia yang baik, dan stabilitas termal.
Jenis Baterai Lithium Mana yang Terbaik?
Ada banyak jenis baterai lithium, dan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Mereka juga memiliki bidang tertentu yang kinerjanya sangat baik.
Jadi, kebutuhan daya, toleransi keselamatan, anggaran, dan aplikasi Anda akan memberi Anda pilihan terbaik yang sesuai untuk Anda.
Namun, kami dapat mengatakan bahwa baterai LiFePO4 (LFP) adalah baterai yang paling aman dengan ambang batas termal sekitar 518 derajat Fahrenheit (270 Celcius).
Apa Saja Kegunaan/ Aplikasi Baterai Lithium?
Tidak ada batasan dalam penerapan baterai lithium-ion di dunia nyata karena telah diuji oleh berbagai perusahaan dan digunakan dalam elektronik portabel atau perangkat kecil (laptop, camcorder, sistem penyimpanan energi, dan bahkan sebagai baterai kendaraan listrik). Ini adalah aplikasi utama baterai lithium;
Paket Daya Portabel: Telah terbukti bahwa baterai lithium berfungsi dengan baik untuk memberi daya pada laptop, komputer, dan ponsel kita. Baterai ini juga lebih kecil dan lebih ringan dibandingkan baterai timbal-asam/ lead acid. Transisi teknologi yang ada ke paket daya portabel yang lebih efektif dapat dilakukan tanpa stres, berkat opsi baterai lithium khusus.
Sistem Pengawasan atau Alarm di Lokasi Terpencil: Tidak adanya kabel listrik membatasi keamanan sebagian besar orang. Namun, Anda dapat memantau lokasi mana pun dengan aman menggunakan alarm atau sistem pengawasan yang menggunakan baterai lithium-ion.
Penyimpanan Tenaga Surya: Karena proses pengisian daya yang cepat dan cara pengisiannya, baterai lithium adalah pilihan sempurna untuk panel surya karena memungkinkan Anda memanfaatkan potensi penyimpanan daya dari sinar matahari secara maksimal setiap hari.
Kinerja Kelautan Ringan: Campuran listrik dan air dapat menimbulkan masalah tertentu. Tidak masalah jika Anda perlu memberi daya pada seluruh kapal pesiar Anda atau menyalakan motor trolling kecil; Anda dapat mengandalkan baterai lithium untuk menyelesaikan pekerjaan.
Tenaga Kendaraan Listrik dan Rekreasi yang Dapat Diandalkan: Anda dapat mengandalkan baterai lithium untuk memberi daya pada kendaraan listrik atau rekreasi Anda karena ukuran dan bobotnya yang lebih kecil menghasilkan peningkatan efisiensi. Jadi, jika Anda berpikir untuk menjelajahi lokasi terpencil dan ingin aman serta nyaman saat melakukannya, Anda harus memilih baterai li-ion untuk memberi daya pada kendaraan Anda.
UPS atau Cadangan Daya Darurat: Karena baterai lithium diketahui menyimpan energi secara efisien, baterai ini merupakan pilihan ideal untuk UPS atau cadangan daya darurat guna melindungi Anda dari ketidakstabilan daya atau kehilangan daya.
Berapa Lama Baterai Lithium Bertahan?
Pertama, kita akan membahas tentang berapa lama sel lithium dapat bertahan di rak. Ada berbagai faktor yang mempengaruhi masa pakai baterai Li-ion, termasuk kondisi pengisian daya, suhu baterai, dan lokasi penyimpanannya. Namun, ada kisaran yang bagus mengenai berapa lama baterai li-ion dapat bertahan. Jika Anda menggunakan pedoman yang disarankan untuk merawat baterai Anda, masa simpan baterai akan 2/3 tahun.
Anda juga dapat mengingat beberapa hal untuk membantu baterai li-ion Anda bertahan lebih lama. Ini termasuk;
Bahan kimia lithium-ion tidak menyukai pelepasan yang dalam; sebaliknya, ia lebih memilih pelepasan sebagian. Di antara kimia baterai, kimia lithium-ion adalah salah satu yang terbaik karena tidak memiliki efek memori, yang berarti Anda tidak memengaruhi efisiensi baterai dengan pengosongan sebagian.
Karena baterai berbahan lithium tidak akan cepat rusak seiring berjalannya waktu, jika Anda membeli baterai baru, pastikan baterai tersebut benar-benar baru agar Anda dapat yakin dengan kapasitas energinya.
Pastikan Anda menjauhkan baterai li-ion dari panas karena suhu tinggi diketahui dapat menguras dan merusak baterai.
Apakah Baterai Lithium Bertahan Lebih Lama Dibandingkan Baterai Alkaline?
Baterai alkaline adalah baterai isi ulang yang diketahui mengalami penurunan voltase setiap kali diisi ulang. Jadi, bagaimana cara membandingkannya dengan baterai li-ion?
Baterai lithium yang dapat diisi ulang dikenal memiliki daya tahan yang lebih baik dibandingkan baterai alkaline karena dapat bertahan lebih lama hingga 10 siklus. Baterai alkaline mungkin merupakan pilihan yang lebih hemat biaya (salah satu kelebihannya), namun baterai tersebut tidak bertahan selama pengoperasian baterai Li-ion.
Apa Manfaat Baterai Lithium?
Baterai lithium-ion lebih banyak digunakan dibandingkan sel lain karena memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan teknologi sejenisnya. Ini termasuk:
Mereka dikembangkan untuk menangani banyak siklus pengisian dan pengosongan.
Mereka diketahui mempertahankan tanggung jawab mereka. Paket baterai lithium-ion hanya mengalami kehilangan daya sebesar 5% setiap bulannya, dibandingkan dengan baterai nikel-metal hidrida (NiMH) yang kehilangan daya sekitar 20% setiap bulannya.
Umumnya, baterai lithium lebih ringan dibandingkan baterai lain dengan ukuran yang sama. Alasan mengapa lampu ini ringan adalah karena elektrodanya terbuat dari karbon ringan dan lithium.
Mereka memiliki kepadatan energi yang sangat tinggi. Dalam satu kilogram baterai, baterai lithium mampu menyimpan 150 watt-jam. Baterai timbal-asam/ lead acid menyimpan 25 watt-jam dalam kilogram yang sama; dengan teknologi timbal-asam/ lead acid, dibutuhkan 6 kg untuk menyimpan jumlah energi yang sama dengan yang dapat ditampung oleh 1 kg baterai li-ion. Terakhir, paket baterai nikel-metal hidrida (NiMH) menyimpan sekitar 70 watt-jam dalam 1 kg baterai.
Apakah Baterai Lithium Memiliki Kekurangan?
Ada beberapa risiko dan kekhawatiran terkait baterai li-ion yang harus diwaspadai semua orang;
Ada kemungkinan kecil jika jatuh ke permukaan padat dengan kecepatan tinggi, kemungkinan besar akan terbakar. Mengosongkan baterai li-ion sepenuhnya dapat merusaknya. Suhu tinggi merusak umurnya. Menyimpan baterai ini dalam suhu panas akan menyebabkan baterai cepat rusak.
Degradasinya dimulai segera setelah dikirim keluar dari pabrik. Jadi, sebagian besar baterai lithium diperkirakan hanya akan bertahan dua hingga tiga tahun sejak tanggal pembuatannya.
Terdapat elektrolit yang mudah terbakar pada baterai ini yang mampu menyebabkan kebakaran baterai terjadi dalam skala kecil. Hal ini terlihat pada Samsung Note 7, dan menyebabkan produsen menghentikan produksi dan produksi lebih lanjut.
Baterai lithium tidak diperbolehkan dibawa ke dalam pesawat karena ada kemungkinan baterai tersebut menghasilkan tingkat panas yang tidak wajar dan dapat menyebabkan kebakaran yang tidak dapat padam. Hal itulah yang menjadi alasan pelarangan baterai li-ion oleh otoritas penerbangan
Apakah Baterai Lithium Ramah Lingkungan?
Keandalan baterai lithium oleh pembuat mobil listrik dan peralatan elektronik tidak dapat disangkal. Tidak mengherankan jika baterai memiliki permintaan yang tinggi dan merupakan pengganti yang bagus untuk baterai alkaline karena merupakan pengisi daya yang efisien, dengan kepadatan energi yang lebih tinggi, dan tentu saja, mudah sekali pakai.
Baterai Li-ion tidak mengandung logam beracun sebanyak baterai lain yang mungkin terbuat dari logam beracun seperti nikel-kadmium atau timbal. Inilah sebabnya mengapa mereka dikenal sebagai limbah tidak berbahaya.
