Apa yang dimaksud dengan baterai lithium?

Baterai Lithium telah menjadi komponen penting dalam kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi terbarukan. Selain itu, baterai Lithium memainkan peran penting dalam memberi daya pada teknologi ini. Oleh karena itu, kita harus memahami berbagai aspek baterai Lithium. Termasuk jenisnya, karakteristik voltase, proses produksi, teknologi canggih, dan aplikasi yang luas. Sangat penting untuk memahami signifikansinya di dunia saat ini. Artikel ini akan membahasnya.

Jenis Adonan Lithiumy

Berikut adalah Enam jenis Baterai Lithium:

1. Baterai Lithium-ion (Li-ion): Baterai Li-ion adalah jenis baterai lithium yang paling umum. Baterai ini terkenal dengan kepadatan energinya yang tinggi, masa pakai yang lama, dan tingkat pelepasan sendiri yang rendah. Bahan katodanya adalah lithium kobalt oksida (LiCoO2). Selain itu, selama siklus, baterai lithium membantu interkalasi dan de-interkalasi ion lithium.

2. Baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4): LiFePO4 juga dikenal sebagai baterai LFP. Orang-orang mengenalnya karena keamanannya yang ditingkatkan, stabilitas termal, dan masa pakai yang lama. Lithium besi fosfat (LiFePO4) membangun bahan katoda, tetapi anoda terbuat dari karbon. Orang-orang menggunakan kendaraan listrik, sistem penyimpanan energi terbarukan, dan aplikasi daya cadangan.

3. LBaterai Lithium Polymer (Li-Po): Baterai Li-Po menggunakan elektrolit polimer padat. Ganti elektrolit cair. Elektrolit polimer padat ini menawarkan fleksibilitas berdasarkan bentuk dan ukuran. Oleh karena itu, memungkinkan produsen untuk membuat baterai dengan berbagai faktor bentuk. Baterai Li-Po digunakan pada ponsel cerdas, tablet, laptop, dan perangkat elektronik portabel lainnya.

4. Baterai Lithium Mangan Oksida (LiMn2O4):  Baterai ini disebut sebagai baterai lithium mangan spinel. Menawarkan keseimbangan antara kepadatan energi, keamanan, dan efektivitas biaya. Selain itu, baterai ini memiliki katoda yang terdiri dari lithium mangan oksida (LiMn2O4) dan anoda berbasis karbon. Baterai ini digunakan pada perkakas listrik, peralatan medis, dan elektronik konsumen.

5. Baterai Lithium Nikel Kobalt Aluminium Oksida (LiNiCoAlO2): dikenal sebagai baterai NCA. Orang-orang mengenalnya karena kepadatan energi dan output daya yang tinggi. Selain itu, baterai ini terdiri dari katoda yang terdiri dari LiNiCoAlO2, anoda berbasis karbon, dan elektrolit cair. Baterai NCA digunakan pada kendaraan listrik. Yang memberikan jarak tempuh yang lebih jauh dan waktu pengisian yang lebih cepat.

6. Baterai Lithium Nikel Mangan Kobalt Oksida (LiNiMnCoO2): disebut sebagai baterai NMC. Baterai ini menawarkan keseimbangan antara kepadatan energi dan masa pakai. Katoda yang terdiri dari (LiNiMnCoO2) dan anoda berbasis karbon membentuknya. Baterai NMC dapat digunakan pada perkakas listrik, sepeda listrik, dan perangkat portabel lainnya.

Berapa tegangan baterai lithium?

Baterai litium memiliki karakteristik voltase yang berbeda, tergantung pada bahan kimia dan konfigurasinya. Berikut ini adalah beberapa rentang voltase yang umum untuk berbagai jenis baterai lithium:

1. Baterai Lithium-ion (Li-ion):

l Tegangan Nominal: Tegangan nominal sel lithium-ion tunggal sekitar 3,6 hingga 3,7 volt. Nilai ini mewakili tegangan rata-rata selama sebagian besar siklus pengosongan baterai.

l Kisaran Tegangan Operasi: Selama pengoperasian normal, tegangan sel lithium-ion dapat berkisar antara kira-kira 2,5 hingga 4,2 volt. Kita harus tahu bahwa batas bawah menandakan kondisi kosong, dan batas atas menunjukkan kondisi terisi. Mengoperasikan sel lithium-ion di luar kisaran tegangan ini dapat merusak performa dan keamanannya.

2. Baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4):

l Tegangan Nominal: Baterai LiFePO4 memiliki tegangan nominal sekitar 3,2 hingga 3,3 volt per sel.

l Kisaran Tegangan Operasi: Tegangan pengoperasian baterai LiFePO4 berkisar antara 2,8 hingga 3,6 volt. Demikian pula dengan baterai lithium-ion. Jika sel-sel ini berada di luar kisaran tegangan yang disarankan, maka akan berdampak pada kinerja dan keamanannya.

3. Baterai Lithium Polymer (Li-Po):

l Tegangan Nominal: Baterai polimer litium memiliki tegangan nominal 3,7 volt per sel. Demikian pula dengan baterai lithium-ion.

l Kisaran Tegangan Operasi: Tegangan pengoperasian umumnya antara 2,5 hingga 4,2 volt. Ini berkisar dari baterai polimer lithium.

4. Baterai Lithium Titanate (Li4Ti5O12):

l Tegangan Nominal: Baterai Li4Ti5O12 memiliki tegangan nominal sekitar 2,4 hingga 2,5 volt per sel.

l Kisaran Tegangan Operasi: Tegangan pengoperasian baterai Li4Ti5O12 berkisar antara 1,8 hingga 2,8 volt.

Bagaimana Cara Membuat Baterai Lithium?

Proses pembuatan baterai lithium melibatkan beberapa langkah:

1. Persiapan Bahan:

l Bahan Katoda: ini adalah oksida logam litium seperti lLiCoO2, (LiNiMnCoO2, atau LiFePO4). Aditif konduktif dan pengikat untuk membentuk bubur membuat bahan katoda.

l Bahan Anoda: Biasanya berupa grafit atau senyawa yang mengandung lithium. Demikian pula dengan lithium titanate (Li4Ti5O12). Demikian pula, katoda, aditif konduktif, dan pengikat untuk membentuk bubur membuat bahan anoda.

l Elektrolit: Siapkan elektrolit, yang merupakan garam litium yang dilarutkan dalam pelarut organik. Garam litium yang umum digunakan termasuk litium heksafluorofosfat (LiPF6) atau litium heksafluoro arsenat (LiAsF6).

l Pemisah: Dapatkan pemisah berpori yang terbuat dari bahan polimer, lalu pisahkan katoda dan anoda sambil memungkinkan aliran ion.

2. Pelapisan Elektroda:

l Lapisi bubur bahan katoda ke pengumpul arus, yang biasanya terbuat dari aluminium foil. Lapisi bubur bahan anoda ke pengumpul arus terpisah, yang terbuat dari kertas tembaga.

l Keringkan elektroda yang dilapisi untuk menghilangkan pelarut dan membuat film elektroda padat.

3. Perakitan Sel:

l Pasang sel dengan menempatkan pemisah antara katoda dan anoda. Gulung atau susun katoda, pemisah, dan anoda menjadi satu untuk membentuk gulungan agar-agar atau konfigurasi bertumpuk.

l Masukkan gulungan jeli atau rakitan yang ditumpuk ke dalam selubung sel silinder atau kantong.

4. Pengisian dan Penyegelan Elektrolit:

l Isi selubung sel dengan elektrolit yang sudah disiapkan.

l Tutup sel untuk mencegah kebocoran dan memastikan kedap udara. Langkah ini mungkin melibatkan pengelasan atau mengerutkan casing sel.

5. Pembentukan dan Pengujian Baterai:

l Melakukan proses pembentukan baterai, yang melibatkan pengisian dan pengosongan baterai. Dalam kondisi yang terkendali untuk menstabilkan performa dan kapasitasnya.

l Melakukan uji kontrol kualitas. Memastikan baterai memenuhi standar yang ditentukan untuk voltase, kapasitas, dan keamanan.

Teknologi Baterai Lithium

Teknologi baterai litium mencakup berbagai komponen dan bahan yang digunakan dalam konstruksi baterai litium, serta prinsip-prinsip dasar yang mengatur pengoperasiannya. Mari kita jelajahi aspek-aspek utama dari teknologi baterai lithium:

l Anoda: Anoda dalam baterai litium terbuat dari grafit atau bahan berbasis karbon lainnya. Selama siklus pengosongan baterai, anoda melepaskan ion lithium. Dan bergerak menuju katoda

l Katoda: Bahan katoda bervariasi tergantung pada jenis baterai lithium. Bahan katoda yang umum termasuk lithium kobalt oksida (LiCoO2), lithium besi fosfat (LiFePO4), lithium mangan oksida (LiMn2O4), lithium nikel, kobalt aluminium oksida (LiNiCoAlO2), dan lithium nikel nikel kobalt oksida (LiNiMnCoO2). Katoda bertindak sebagai tuan rumah untuk ion lithium selama siklus pengisian daya baterai.

l Pemisah: Pemisah adalah membran berpori yang ditempatkan di antara anoda dan katoda. Pemisah ini mencegah kontak langsung dan korsleting sekaligus memungkinkan lewatnya ion litium. Pemisah terbuat dari bahan polimer. Bahan polimer menunjukkan konduktivitas ionik yang tinggi dan konduktivitas elektronik yang rendah.

l Elektrolit: Elektrolit berfungsi sebagai media untuk transportasi ion lithium antara anoda dan katoda. Pada sebagian besar baterai lithium, elektrolit cair digunakan, yang terdiri dari garam lithium yang dilarutkan dalam pelarut organik. Seperti yang Anda ketahui, elektrolit memungkinkan pergerakan ion litium selama siklus pengisian dan pengosongan. Dalam beberapa tahun terakhir, elektrolit solid-state telah mendapatkan perhatian, karena potensinya untuk meningkatkan keamanan dan kepadatan energi yang lebih tinggi.

l Pengumpul Arus: Pengumpul arus adalah bahan konduktif. Mereka membantu aliran arus listrik antara baterai dan perangkat eksternal. Mereka terbuat dari tembaga atau aluminium foil dan terhubung ke anoda dan katoda, menyediakan jalur bagi elektron untuk mengalir.

Aplikasi Baterai Lithium

Berikut ini adalah beberapa aplikasi umum baterai lithium:

1. Elektronik Konsumen: Baterai lithium memberi daya pada banyak perangkat konsumen. Termasuk smartphone, laptop, tablet, kamera digital, konsol game portabel, dan jam tangan pintar. Fitur-fiturnya adalah kepadatan energi yang tinggi dan kinerja yang tahan lama. Oleh karena itu, baterai ini ideal untuk perangkat elektronik portabel dan ringkas.

2. Kendaraan Listrik (EV):  Baterai lithium memainkan peran penting dalam elektrifikasi transportasi. Demikian pula dengan mobil listrik, kendaraan listrik hibrida, dan kendaraan listrik hibrida plug-in. Baterai lithium menawarkan kepadatan energi yang tinggi. Oleh karena itu, baterai ini memungkinkan kendaraan listrik mencapai jarak tempuh yang lebih jauh dan performa yang lebih baik.

3. Penyimpanan Energi Terbarukan: Orang-orang menggunakannya dalam sistem penyimpanan energi. Ini menyimpan listrik. Selain itu, listrik dihasilkan dari sumber terbarukan seperti panel surya dan turbin angin. Baterai ini membantu menyeimbangkan sifat intermiten dari pembangkit energi terbarukan. Selain itu, baterai ini memastikan catu daya yang konsisten dan memungkinkan aplikasi di luar jaringan.

4. Kedirgantaraan dan Pertahanan: Orang-orang menggunakannya dalam aplikasi ruang angkasa. Termasuk satelit, kendaraan udara tak berawak (UAV) dan pesawat ruang angkasa. Fitur-fiturnya adalah desain yang ringan dan kepadatan energi yang tinggi. Selain itu, baterai ini cocok untuk memberi daya pada sistem penting di lingkungan yang menuntut ini.

5. Alat-alat listrik: Baterai lithium telah menggantikan teknologi baterai yang lebih tua pada perkakas listrik. Demikian pula dengan bor, gergaji, dan kunci pas tanpa kabel. Baterai ini memberikan kepadatan daya yang lebih tinggi, waktu kerja yang lebih lama, dan bobot yang lebih ringan. Selain itu, baterai ini menawarkan kenyamanan dan kinerja yang lebih baik untuk pengguna profesional dan DIY.

6. Peralatan Medis: Mulai dari peralatan diagnostik portabel hingga perangkat implan. Demikian pula dengan alat pacu jantung dan defibrilator. Alat ini menawarkan daya yang tahan lama, faktor bentuk yang kecil, dan kinerja yang andal. Selain itu, alat ini memungkinkan pengoperasian yang berkelanjutan dan mengurangi kebutuhan penggantian baterai yang sering.

Kesimpulan

Penting untuk mengetahui semuanya dan menghargai signifikansinya di dunia saat ini. Kemajuan yang berkelanjutan akan menghadirkan solusi penyimpanan energi yang lebih efisien dan lebih aman di masa depan. Mereka memainkan peran penting dalam memenuhi kebutuhan energi kita dan mengurangi jejak karbon kita. Kesimpulannya, kita harus berjuang untuk masa depan yang berkelanjutan dan berlistrik.