Prinsip Kerja Baterai Litium-ion

  • Whatsapp

Baterai Litium-ion merupakan salah satu jenis baterai yang banyak digunakan sebagai sumber energi saat ini. Mulai dari HP, digital kamera, laptop, bahkan Robot dan mobil, sudah banyak menggunakan baterai jenis ini karena memiliki kepadatan energi yang tinggi, ringan, dan bisa dipakai berkali-kali.

Baterai Lithium-ion

Bacaan Lainnya

Pada kesempatan kali ini, Deddy Eka Priyanto, saat menjadi mahasiswa sarjana pada jurusan Teknik Kimia, Universitas Kyoto, Jepang, mencoba menjelaskan prinsip, bagian-bagian pada baterai litium beserta teknologi yang ada didalamnya, yang dimuat di majalah guru1000 dengan judul “Bergaul dengan baterai Litium-Ion”.

Prinsip Kerja dari Baterai Litium-ion

Dari perbandingan 3 jenis baterai yang memiliki kesamaan memanfaatkan reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) pada kedua elektroda untuk menghasilkan listrik, yaitu fuel cells, baterai nikelmetal hydride dan baterai litium-ion, baterai litium-ion lah yang menghasilkan voltase tertinggi, 3 kali lipat dari yang dihasilkan baterai nickel-metal hydride.

Baterai litium menggunakan komposit berstruktur layer, Litium Cobalt Oxide (LiCoO2), sebagai katoda, dan material karbon (dimana litium disisipkan diantara lapisan karbon) sebagai anoda.

Baca juga:  Teknologi Sel bahan bakar (Fuel Cell) Ramah Lingkungan

Susunan struktur dari baterai litium-ion bisa dilihat pada gambar di bawah ini.

Struktur Baterai Litium-ion

Baterai litium ion terdiri atas anoda, separator/pemisah, elektrolit, dan katoda. Katoda dan anoda umumnya terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian material aktif (tempat masuk-keluarnya ion litium) dan bagian pengumpul elektron (collector current).

Proses penghasilan listrik pada baterai litium-ion dapat dijelaskan sebagai berikut:

Ketika anoda dan katoda dihubungkan, elektron akan mengalir dari anoda menuju katoda, bersamaan dengan itu arus listrik mengalir dengan arah sebaliknya. Pada bagian dalam baterai, terjadi proses pelepasan ion litium pada anoda, untuk kemudian ion tersebut berpindah menuju katoda melalui larutan elektrolit. Di katoda, bilangan oksidasi kobalt berubah dari 4 menjadi 3, karena masuknya elektron dan ion litium dari anoda. Sedangkan proses recharging/pengisian ulang, terjadi berkebalikan dengan proses ini.

Dari sekian banyak jenis logam, mungkin kita akan bertanya kenapa litium dijadikan sebagai bahan anoda? Litium memiliki nilai potensial standar paling negatif (-3.0 V), paling ringan (berat atom: 6.94 g), sehingga bila digunakan sebagai anoda dapat menghasilkan energi yang tinggi.

Baca juga:  Kimia adalah Hasil Kreatif Sintesis

Berikut ini cara menghitung nilai kepadatan energi yang dihasilkan oleh baterai litium ion secara teori. Jika menggunakan logam litium pada anoda, maka dari 1 kg logam litium dapat menghasilkan kapasitas energi per 1 kg massa sebesar (Coulumb/second = Ampere) :

 nilai kepadatan energi

Bila dikalikan dengan potensial standar litium (3 V), kepadatan energi menjadi 11583 W h/kg (W=Watt, h=hours). Sedangkan bila menggunakan senyawa karbon sebagai anoda, dan dianggap satu unit grafit ( 6 atom karbon) mampu menampung 1 atom litium, maka setiap 1 kg anoda memiliki kepasitas energi 339 A h/kg secara teori.

Sama halnya dengan anoda, kapasitas energi pada katoda bisa dihitung dengan cara yang sama. Untuk LiCoO2, secara teori memiliki kepasitas energy 137 Ah/kg. Dengan mengetahui berat molekul dari material elektroda (disebut juga material aktif) dan berapa banyak elektron yang keluar masuk di setiap molekulnya, kapasitas dan kepadatan energi baterai litium dapat dihitung secara teori.

Bahan bacaan

  • Aurbach, K. Gamolsky, B. Markovsky, Y. Gofer, M. Schmidt, and U. Heider, Electrochim. Acta 2002, 47, 1423-1439
  • Kim, B. Han, J. Choo, and J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 10151 –10154
  • M Zhang, J. S Hu, Y. G Guo, S.F Zheng, L.S Zhong, W.G.S, and L.J Wan, Adv. Mater. 2008, 20, 1160–1165 J. Huang, Z. Jiyang, Electrochim. Acta 2008, 53, 7756-7759
Baca juga:  Sensor Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

 

Prinsip Kerja Baterai Litium-ion

Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

*

code