Gambar 2.2 Tiga Model Host dari Bahan Katoda dan Anoda Prihandoko, 2008
Baterai lithium termasuk dalam kategori baterai sekunder atau rechargeable battery
, maka baik reaksi reduksi maupun oksidasi terjadi ketika sedang diisi muatan listrik charge dan ketika dikosongkandilepaskan muatan listrik discharge
Ketika baterai lithium dipakai, muatan listrik dalam bentuk elektron mengalir dari kutub anoda melalui beban load ke kutub katoda. Untuk mengimbangi pergerakan
ini, ion-ion lithium yang berasal dari kutub anoda mengalir melalui elektrolit dan menembus pori-pori separator menuju kutub katoda. Kejadian ini terus menerus
terjadi hingga seluruh muatan ion di katoda habis atau mengalamai kesetimbangan muatan. Setelah baterai kosonghabis, proses charging kembali dilakukan.
. Sebelum digunakan, baterai lithium biasanya terlebih dahulu di charge, yang berarti
bahwa aliran elektron dari sumber tegangan mengalir dari katoda ke anoda. Untuk kesetimbangan muatan, ion-ion lithium dari katoda mengalir melalui elektrolit dan
separator menuju kutub anoda hingga kondisi kesetimbangan tercapai.
2.4 Material Katoda
Struktur, sifat fisik dan sifat elektrokimia material katoda menentukan kinerja pada baterai ion lithium. Untuk setiap berat material katoda, jumlah ion lithium yang
dilepaskan material katoda saat charging dan jumlah ion lithium yang kembali dalam waktu tertentu ke material katoda saat discharging menggambarkan densitas energi
dan densitas power sel baterai. Semakin banyak ion lithium dipindahkan dari katoda ke anoda maka semakin besar pula densitas energi sel baterai. Semakin banyak ion
lithium yang kembali ke katoda dari anoda setiap detiknya, maka semakin besar densitas powernya. Oleh karena itu, material katoda harus bersifat ion konduktif dan
Universitas Sumatera Utara
elektron konduktif Triwibowo, 2011. Material katoda merupakan elektroda positif yang mempunyai fungsi sebagai
pengumpul ion serta material aktif. Beberapa karakteristik yang harus dipenuhi suatu material sebagai katoda antara lain :
a. Material tersebut terdiri dari ion yang mudah melakukan reaksi reduksi dan
oksidasi b.
Memiliki konduktifitas yang tinggi seperti logam c.
Memiliki kerapatan energi yang tinggi d.
Memiliki kapasitas energi yang tinggi e.
Memiliki kestabilan yang tinggi tidak mudah berubah strukturnya atau terdegradasi baik saat pemakaian maupun pengisian ulang
f. Harganya murah dan ramah lingkungan
Xu, 2012.
2.5 Lithium Ferro Phospat LiFePO
4
Lithium Ferro phospat atau disebut juga lithium Iron phospat LiFePO
4
merupakan material katoda yang sedang dikembangkan saat ini yang memiliki keunggulan yaitu
biaya pembuatan lebih murah, karena bahan–bahan pembentuknya mudah didapatkan dialam, tidak beracun, kapasitas sedang sebesar 170 mAhg, konduktifitas sebesar 10
- 9
LiFePO Scm dan ramah lingkungan Sari, dkk., 2014.
4
memiliki struktur olivin yaitu proses interkalasi yang terjadi dalam 1 dimensi atau satu arah yang dapat diaplikasikan pada mobil listrik. Struktur LiFePO
4
dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut.
Gambar 2.3 Struktur Host Olivin dari Material Katoda LiFePO Triwibowo, 2011
4
Universitas Sumatera Utara
Di sisi lain, meski banyak penelitian dalam fabrikasi dan karakterisasi pada LiFePO4, bahan ini memiliki kelemahan sebagai bahan katoda komersial dalam
baterai Li-ion karena tingkat kemampuan yang rendah, yang dikaitkan dengan konduktivitas elektronik yang rendah dan gerakan difusi antar muka yang lambat
pada ion lithium LiFePO
4
Berbagai cara dilakukan untuk meningkatkan konduktifitas sekaligus memperbaiki performa baterai, termasuk didalamnya untuk mencapai nilai teoritik
kapasitas baterai. Cara yang umum dilakukan diantaranya adalah: Efhana, dkk
.,
2014
a. Memberikan lapisan karbon pada butir serbuk material katodacarbon coating.
Dengan cara ini konduktifitas elektronik akan meningkat. b.
Doping agar ion lithium dapat dengan mudah berdifusi Triwibowo, 2011.
2.6 Lithium Nickel Phosphate LiNiPO
