untuk masa mendatang mungkin akan banyak baterai kimia yang berbeda dan disesuaikan dengan aplikasi bidang tertentu Nordh, 2013
Sebuah baterai khusus adalah baterai primer yang diperoduksi secara terbatas untuk penggunaan tertentu. Dalam hal ini baterai khusus tidak akan
dibahas pertama. Anoda adalah elektroda negatif dari sel yang terkait dengan reaksi kimia oksidatif yang melepaskan elektron ke dalam sirkuit eksternal.
Katoda adalah elektroda positif dari sel yang terkait dengan reaksi kimia reduksi yang memperoleh elektron dari sirkuit eksternal. Massa aktif adalah bahan yang
menghasilakan listrik saat ini dengan cara reaksi kimia dalam baterai. Elektrolit adalah bahan yang menyediakan ionic murni konduktifitas
antara elektroda positif dan negatif dari sel. Sebuah pemisah adalah penghalang fisik antara elektroda positif dan negatif dimasukkan ke dalam desain paling sel
untuk mencegah korslet listrik. Itu pemisah bisa menjadi elektrolit gel atau mikro yang film plastik atau bahan inert berpori lainnya diisi dengan elektrolit. Pemisah
harus permeabel untuk ion dan ionik dalam lingkungan baterai. Sebuah sel bahan
bakar adalah perangkat konversi elektrokimia yang memiliki kelangsungan penyediaan bahan bakar seperti hidrogen, gas alam, atau metanol dan oksidan
seperti oksigen, udara, atau hidrogen peroksida. Hal ini dapat memiliki bagian tambahan untuk memberi makan perangkat
dengan reaktan sebagai serta baterai untuk memasok energi untuk pemulaan. Discharge adalah operasi di mana baterai memberikan energi listrik ke beban
eksternal. Charge adalah operasi di mana baterai dikembalikan ke kondisi terisi aslinya oleh pembalikan dari aliran arus Nordh, 2013
2.1.2. Pengoprasian Baterai
Dalam reaksi redoks, salah satu material aktif teroksidasi dengan memberikan elektron sehingga bilangan oksidasi naik dan material aktif lain tereduksi dengan
menerima elektron dan dengan demikian mengurangi bilangan oksidasinya. Secara fisik, reaksi oksidasi terpisah dari reaksi reduksi dan membawa elektron
melalui sirkuit eksternal sehingga elemen galvanik atau sel baterai terbentuk. Selama elektron bergerak melalui sirkuit eksternal maka akan ada arus yang dapat
digunakan, sebagai contohnya kekuatan bola lampu di senter. Tujuan dari semua
Universitas Sumatera Utara
baterai adalah untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Setiap reaksi redoks memiliki tegangan tertentu yang terkait dengan itu.
Ada nilai absolut praktis untuk potensi ini, sehingga sistem pengukuran relatif digunakan sebagai gantinya.
Dalam sel baterai, site reduksi selalu disebut katoda dan site oksidasi disebut anoda. Yang elektroda yang bertindak sebagai anoda dan yang bertindak
sebagai katoda ditentukan oleh seberapa potensial reduksi standar mereka berhubungan satu sama lain, dan dengan demikian yang mereka lebih mudah
teroksidasi. Elektroda dengan potensial standar yang lebih tinggi akan bertindak sebagai katoda, dan potensi yang lebih rendah sebagai anoda Winter, 2004.
Skema dasar baterai menggunakan elektrolit Li-ion ditunjukkan pada Gambar 2.1 dua elektroda dipisahkan oleh elektronik isolasi dan ionically
melakukan elektrolit, saat sedang terhubung dengan sebuah sirkuit eksternal yang mengalir elektron. elektrolit biasanya larutan garam. Jika elektrolit tidak
elektronik isolasi, elektron akan diangkut melalui elektrolit bukan melalui sirkuit eksternal, dan baterai akan hubung pendek, sehingga menimbulkan kerugian
kapasitas. Namun demikian, banyak elektrolit memiliki beberapa konduksi elektronik dan meskipun itu rendah, masih ada. Sementara konduksi ini tidak
cukup untuk baterai sirkuit pendek dan rate yang cepat, hal itu akan menyebabkan lambat self-discharge dari waktu ke waktu, sehingga dalam waktu penyimpanan
yang terbatas dari baterai Winter, 2004.
Gambar 2.1. Skema baterai Lithium ion yang sederhana
Gambar 2.1 menampilkan skema yang sangat sederhana dari baterai. Namun, ada beberapa komponen yang lebih diperlukan untuk sebagian besar baterai agar
berfungsi praktis. Skema dari baterai bekerja lebih sering terlihat seperti pada Gambar 2.2 elektroda harus dipisahkan secara mekanis, jika baterai akan pendek
sirkuit dan bisa hancur. elektrolit cair lebih disukai karena konduktivitas ionik
Universitas Sumatera Utara
yang tinggi, tetapi cairan elektrolit memiliki stabilitas mekanik yang kurang untuk mencegah kontak antara elektroda. Solusi untuk ini telah menjadi pemisah, sering
kali polimer atau gelas berpori serat direndam dengan cairan elektrolit untuk mengabungkan pemisahan fisik dan konduktifitas ionik. Bahan aktif itu sendiri
sering disebut dengan konduktor elektronik rendah, dan oleh karena itu elektroda dibuat
sebagai komposit
dengan bahan
aditif untuk
meningkatkan konduktivitasnya. Saat current collector memberikan kontak yang baik antara
elektroda dan sirkuit eksternal Winter, 2004.
Gambar 2.2. Skema lengkap baterai Lithium ion
Menunjukan bahwa baterai yang mengandung air hanya memiliki jendela potensial yang stabil antara -0.83V dan 1.229 V tanpa menghasilkan gas hidrogen
atau oksigen. Kebanyakan baterai Li-ion komersial memiliki potensial bekerjanya dibawah -0.83 V, dan oleh karena itu yang terpenting untuk memastikan agar
menghilangkan semua air saat pembuatan baterai Li-ion jika ada semburan gas beracun itu harus dihindari.
Ada beberapa cara untuk menentukan kinerja baterai. Empat konsep umum yang terpenting untuk energi dan listrik. Energi dapat dinyatakan dalam
energi spesifik yang diukur dengan Whkg dan kepadatan energi diukur dengan WhL. kepadatan energi juga dapat diukur dengan gravimetrik dan velumetri,
masing-masing daya listrik yang spesifik dinyatakan dalam Wkg dan kerapatan daya WL Nordh, 2013.
Kerapatan daya power spesifik dan kepadan energi energi spesifik dari baterai dapat diubah oleh desain sel. Ketebalan lapisan bahan elektroda memberikan
energi yang tinggi akibatnya peningkatan jumlah pada bahan aktif, tetapi ini juga meningkatkan panjang difusi ion dalam materi ion yang ada,yang pada dasarnya
Universitas Sumatera Utara
menurunkan daya. Sebaliknya, lapisan tipis elektroda memberikan jalur difusi singkat dan power lebih tinggi. Tetapi mereka berisi materi aktif kurang banyak
dan akibatnya densitas energi tersebut menurun. Dengan demikian, perbaikan satu sifat ketebalan coating sering dapat mengurangi biaya produksi Nordh, 2013.
2.1.3. Komponen dalam Lembaran Elektroda
