Baterai Lithium Ion

Baterai lithium ion (LIB) komersial pertama kali diproduksi oleh Sony Corporation (Sony Co) di Jepang pada  tahun 1991  (Reddy, et al., 2013). Pada Tahun 2018, biaya produksi LIB di seluruh dunia telah mencapai US$ 36,20 miliar dan diperkirakan akan mencapai US$ 109,72 miliar pada Tahun 2026. Hal ini berarti LIB semakin banyak digunakan sebagai sumber daya penyimpan energi pada kendaraan listrik dan perangkat elekronik portable (Size, 2019). Katoda yang digunakan pada baterai lithium ion komersial adalah lithium cobalt oxide (LiCoO2) dan grafit (C) sebagai material anoda. Elektrolit yang digunakan merupakan larutan garam seperti LiPF6 yang dilarutkan pada pelarut ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) dan dimethyl carbonate (DMC). Selain itu, terdapat komponen separator yang biasa terbuat dari polimer seperti poly (vinylidene fluoride-co hexa fluoro propylene) (PVDF-HFP). Prinsip dari proses interkalasi dan deinterkalasi ion lithium (Li+) pada elektroda adalah untuk menyimpan dan mengirim energi listrik DC pada saat proses charging dan discharging (Reddy, et al., 2013). Proses interkalasi dan deinterkalasi yang terjadi pada baterai lithium ion dengan katoda LiCoO2 dan anoda grafit ditunjukkan pada Gambar 1.


Gambar 1. Skema proses interkalasi dan deinterkalasi pada baterai lithium ion (Zhang, et al., 2011). 

Berdasarkan gambar di atas, proses interkalasi adalah proses masuknya ion Li+ dari katoda ke anoda melalui elektrolit ketika proses charging. Proses deinterkalasi adalah proses terlepasnya ion Li+ dari anoda menuju katoda melalui elektrolit ketika proses discharging (Zhang, et al., 2011). Banyaknya ion Li+ yang berdifusi saat proses charging maupun discharging dinyatakan oleh nilai koefisien difusi ion lithium (DLi). Sebagai contoh, koefisien difusi ion Li+ dari baterai dengan anoda Li4Ti5O12 yang dilaporkan oleh Lin et al., 2013 adalah 2,71 x 10-10. 

Daftar Pustaka


Reddy, M. V., Subba, G. V., R. & Chowdari, B. V. R., 2013. Metal Oxides and Oxysalts as AnodeMaterials for Li Ion Batteries. Chemical Review, Volume 113, pp. 5364-5457.

Zhang, X. et al., 2011. Electrospun Nanofiber - Based Anodes, Cathodes, and Separators for Advanced Lithium-Ion Batteries. Polymer Reviews, Volume 51, pp. 239-264.

Lin, J. Y., Hsu, C. C., Ho, H. P. & Wu, S. H., 2013. Sol-Gel Synthesis of Aluminium Doped Lithium Titanate Anode Material for Lithium Ion Batteries. Electrochemica Acta, Volume 87, pp. 126-132. 

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Bagaimana Baterai Bisa Mengalami Kerusakan atau Kegagalan??

Gambar
 Salah satu hal paling penting dalam desain baterai adalah keamanan. Keamanan dapat terjadi dalam bentuk perubahan kimia dalam sel, separator yang digunakan, pemilihan bahan aktif, dan elektrolit yang digunakan. Tetapi pada dasarnya, keamanan lithium-ion dapat dilakukan dengan melindungi sel dalam sistem dan tetap terjaga dalam rentang suhu dan tegangan optimal agar menghindari kegagalan yang dapat menyebabkan bahaya bagi pengguna teknologi yang menggunakan sel lithium ion. Berikut merupakan jenis dan penyebab failure mode yang dapat terjadi pada baterai lithium-ion yang dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1.  Jenis dan Penyebab Failure Mode Kegagalan sel baterai dapat disebabkan oleh beberapa faktor utama seperti korsleting, penguapan (gassing), dan pertumbuhan impedansi. Korsleting, baik internal maupun eksternal, sering disebabkan oleh serpihan, pertumbuhan dendrit, atau penyusutan separator, serta material asing yang menghubungkan antar tab atau menyebabkan penet...
Baca selengkapnya

Prinsip Kerja Baterai Ion Lithium

Gambar
Prinsip kerja sederhana dari baterai ialah energi kimia dikonversi menjadi energi listrik, atau sebaliknya. Pada baterai ion lithium lebih dikenal sebagai reaksi reduksi dan reaksi oksidasi. Reaksi penambahan jumlah elektron dari molekul atau atom disebut reaksi reduksi, sedangkan reaksi pengurangan jumlah elektron dari molekul atau atom disebut reaksi oksidasi [1]. Berikut skema charge discharge untuk baterai ion lithium seperti Gambar 1 [2] Gambar 1. Skema prinsip pengisian dan pengosongan baterai sekunder ion lithium[2] Dalam baterai ion lithium, katoda dan anoda masing-masing terdiri dari bahan yang berbeda yang dapat disematkan secara reversibel dan melepaskan ion lithium. Terdapat separator dan garam lithium sebagai elektrolit kemudian dilarutkan dalam campuran pelarut seperti dimetil karbonat, etilen karbonat (EC), atau propilen karbonat (PC) [3]. Selama pengisian, ion Li+ dilepaskan dari katoda dan mendapatkan elektron pada anoda, yang direduksi menjadi lithium dan d...
Baca selengkapnya

Elektrolit Keramik Padat untuk Baterai Ion Lithium

Gambar
 Elektrolit keramik dalam baterai litium-ion berfungsi sebagai media padat bagi ion litium untuk berpindah antara anoda dan katoda selama siklus pengisian dan pengosongan. Begini cara kerjanya: 1. **Konduktivitas Ionik**: Elektrolit keramik biasanya terbuat dari senyawa berbasis litium (seperti Li10GeP2S12 atau Li7La3Zr2O12) yang menunjukkan konduktivitas ionik tinggi. Hal ini memungkinkan ion litium bermigrasi melalui struktur keramik secara efisien. 2. **Struktur**: Struktur kristal keramik memberikan kerangka stabil yang memfasilitasi pergerakan ion litium namun tetap kedap terhadap elektron dan spesies lain, sehingga membantu mencegah korsleting. 3. **Stabilitas Elektrokimia**: Elektrolit keramik dapat menahan voltase dan suhu yang lebih tinggi dibandingkan elektrolit cair tradisional, sehingga cocok untuk aplikasi energi dan suhu tinggi. 4. **Keamanan**: Menjadi padat, elektrolit keramik mengurangi risiko kebocoran dan sifat mudah terbakar yang terkait dengan elektrolit cair, ...
Baca selengkapnya