2.2 Baterai Ion Lithium 2.2.1 Pengertian Baterai Ion Lithium
Baterai ion lithium adalah salah satu dari tipe baterai rechargeable dapat diisi ulang. Baterai ini memiliki kelebihan dibandingkan baterai sekunder jenis lain,
yaitu memiliki stabilitas penyimpanan energi yang sangat baik daya tahan sampai 10 tahun atau lebih, energi densitasnya tinggi, tidak ada memori efek dan berat
yang relatif lebih ringan dibandingkan dengan baterai jenis lain. Sehingga dengan berat yang sama energi yang dihasilkan baterai lithium dua kali lipat dari baterai
jenis lain Lawrence, 1992.
Baterai lithium pada umumnya memiliki empat komponenutama yaituLinden,2002:
1. Elektroda negatif anoda yaitu elektroda yang melepaskan elektron ke
rangkaian luar serta mengalami proses oksidasi pada proses elektrokimia. 2.
Elektroda positif katoda yaitu elektroda yang menerima elektron dari rangkaian luar serta mengalami proses reduksi pada proses elektrokimia.
3. Penghantar ion elektrolit yaitu media transfer ion yang bergerak dari anoda ke
katoda dalam sel baterai saat penggunaan. 4.
Separator yaitu suatu material berpori yang terletak di antara anoda dan katoda berfungsi untuk mencegah agar tidak terjadi hubungan singkat dan kontak antara
katoda dan anoda.
2.2.2 Prinsip Kerja Baterai Ion Lithium
Dalam kondisi discharge dan charge baterai lithium bekerja menurut fenomena interkalasi, dimana ion lithium melakukan migrasi dari katoda lewat elektrolit ke
anoda atau sebaliknya tanpa terjadi perubahan struktur kristal dari bahan katoda dan anoda Singhal et al, 2009. Interkalasi merupakan proses pelepasan ion lithium
dari tempatnya di struktur kristal suatu bahan elektroda dan pemasukan ion lithium pada tempat di struktur kirstal bahan elektroda yang lain Prihandoko, 2007.
Pada proses pemakaian discharging terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik dimana elektron dari anoda mengalir ke katoda melalui kabel
konektor sedangkan lithium yang berada pada sistem di dalam baterai lepas dari
Universitas Sumatera Utara
anoda karena kekurangan elektron untuk berpindah menuju katoda melalui elektrolit. Pada proses pengisian charging terjadi perubahan energi listrik menjadi
energi kimia elektron dari katoda mengalir menuju anoda sedangkan ion lithium dalam sistem berpindah dari katoda menuju anoda melalui elektrolit. Separator
yang terletak di antara anoda dan katoda berfungsi untuk mencegah agar tidak terjadi hubungan singkat dan kontak antara katoda dan anoda.
Electrolyte Charge
Discharge
Separator
Li
2
C
6
LiFePO
4
Gambar 2.1 Proses charge dan discharge pada baterai Lithium
2.2.3Jenis – Jenis Baterai Ion Lithium
Untuk beberapa alasan, baterai sekunder didesain dalam beberapa bentuk. Desain baterai sekunder dibagi menjadi Buchman, 2001:
1. Baterai Slinder
Jenis baterai ini paling bayak ditemui. Desain berbentuk slinder mudah dalam pembuatannya, disamping itu memiliki stabilitas mekanik yang baik. Saat
charging, baterai akan menghasilkan gas yang memberikan tekanan dalam slinder, untuk itu baterai slinder dilengkapi pula dengan ventilasi. Ventilasi
diperlukan untuk mengalirkan gas bila terjadi tekanan yang berlebih. Kerugian dari desain ini adalah bentuknya yang tidak ringkas saat beberapa slinder
Elektroda negatif
Elektroda positif
Cu Foil Al Foil
Universitas Sumatera Utara
digabungkan, yaitu akan terbentuk ruangan kosong diantaranya. Kapasitas listrik yang dikandung baterai ini berkisar antara 1800-2000mAh.Ilustrasi baterai
slinder dapat dilihat pada Gambar 2.3.a. 2.
Baterai kancing Baterai yang sering disebut baterai koin ini memiliki ukuran terkecil
dibandingkan baterai lain. Disebabkan ukurannya, jenis ini tidak memiliki masalah dengan ruang yang tersedia. Karena bentuknya yang miniatur, baterai
ini tidak dilengkapi dengan ventilasi lihat Gambar 2.3.b. Sementara proses charging yang cepat akan membuat baterai menggelembung. Untuk menghindari
keadaan ini, baterai kancing hanya dapat di charge dengan kecepatan yang rendah. Pengisisan baterai jenis ini dapat memakan waktu 10-16 jam.
3. Baterai prismatik
Baterai ini memaksimalkan penggunaan ruang yang ada dalam suatu perangkat elektrik. Oleh karenanya baterai jenis ini tidak memiliki ukuran yang standart
disesuaikan dengan ruang yang ada. Kapasitas listrik baterai ini umumnya dibawah baterai slinder, yaitu 400 - 2000mAh. Stabilitas mekanik baterai ini
juga tidak sebaik dengan baterai slinder, untuk itu diperlukan material yang lebih kuat untuk kemasaan baterai. Ilustrasi baterai prismatik tertera pada Gambar
2.3.c. 4.
Baterai kantung Jenis baterai ini adalah yang paling fleksibel dalam segi bentuk dan ukuran.
Disamping itu, juga paling ringan karena tidak menggunakan pelat besi sebagai kemasan. Material aktif yang digunakan umumnya dalam bentuk lembaran
polimer, dengan demikian dapat mengurangi produksi gas saat operasional. Baterai ini terbilang rentan terhadap tekanan dari luar dan benda tajam. Oleh
karenanya penggabungan jenis baterai ini tidak dapat dilakukan dengan menumpukkannya tetapi meletakkannya berdampingan. Ilustrasi baterai kantung
dapat diliha pada Gambar 2.3.d.
Universitas Sumatera Utara
a b
c d
Gambar 2.3 Jenis-jenis desain baterai sekunder a baterai slinder b baterai
kancing coin c Baterai prismatik d Baterai Kantung Buchman, 2001.
2.3 Material Katoda
