Komponen Baterai Ion Lithium

Baterai lithium ion pertama kali dikomersialisasikan oleh Sony Corporation (Sony Co) di Jepang pada tahun 1990 dan menjadi sumber tenaga pada peralatan elektronik seperti telepon genggam, laptop, kamera dan kendaraan listrik. Baterai ion lithium merupakan baterai yang digerakkan oleh ion Li+ di dalam sel baterai untuk menyimpan muatan listrik melalui proses penyisipan dan pelepasan. Baterai ion lithium termasuk dalam jenis baterai isi ulang (rechargeable) karena memiliki sifat balik arah (reversible) pada saat charge/discharge. Baterai ion lithium memiliki empat komponen utama yaitu katoda, anoda, elektrolit dan separator. Katoda sebagai kutup positif memiliki potensial lebih tinggi dari anoda memiliki peran sebagai sumber dari ion Li+. Ion Li+ akan lepas dari katoda menuju anoda ketika mengalami proses charging dan menangkap elektron. Prinsip kerja baterai ion lithium dengan katoda LiCoO2 dan katoda grafit dapat ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1.Skema proses charging dan discharging pada baterai ion lithium

Berdasarkan Gambar1, ketika baterai mengalami charging, elektron akan dimasukkan pada sisi anoda (elektroda negatif) maka akan terjadi penyisipan atau masuknya ion Li+ dari katoda ke anoda melalui elektrolit untuk menseimbangkan muatan. Ketika baterai digunakan atau mengalami proses pelepasan, elektron akan meninggalkan anoda menuju beban maka ion Li+ akan bergerak dari anoda melalui elektrolit kembali ke katoda. Anoda sebagai kutub negatif memiliki tegangan lebih rendah berperan sebagai host tempat bertemuanya ion Li dan elektron. Elektrolit merupakan media untuk ion Li+ agar bisa melintasi katoda menuju anoda dan sebaliknya. Sedangkan separator digunakan untuk mencegah terjadinya hubungan pendek (korsleting) pada katoda dan anoda. Material katoda yang digunakan pada baterai lithium ion komersial adalah lithium cobalt oxide (LiCoO2), lithium mangan oxside (LiMn2O4), dan Lithium ferrophosphate (LiFePO4). Material anoda yang digunakan adalah grafit, TiO2, dan metal Li. Elektrolit yang digunakan adalah lithium hexafosfoflorate (LiPF6) dengan larutan ED/DMC. Separator berupa material berpori yang terbuat dari polypropylene (pp). Dalam disertasi ini difokuskan pada bagian anoda karena begitu banyaknya komponen-komponen dalam baterai dan jenis materialnya. Pemilihan material dalam mendesain baterai akan menentukan beberapa parameter seperti kapasitas, tegangan kerja, dan kerapatan daya (power density).

DAFTAR PUSTAKA

J. T. Warner, Lithium-Ion Battery Chemistries A Primer. Susan Dennis, 2019

G. Zubi, R. Dufo-López, M. Carvalho, and G. Pasaoglu, “The lithium-ion battery: State of the art and future perspectives,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 89, pp. 292–308, Jun. 2018, doi: 10.1016/J.RSER.2018.03.002.

Q. Cheng et al., “High rate performance of the carbon encapsulated Li4Ti5O12 for lithium ion battery,” Results in Physics, vol. 7, pp. 810–812, Jan. 2017 


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