Resume Materi Baterai Lithium-Ion

 Nama               : Sandrina Aprianti

NIM                 : 1106220006

Kelas                : TR-46-GAB

Mata Kuliah     : Baterai dan Sistem Penyimpan Energi

BATERAI LITHIUM ION

1. Struktur dan Komponen Baterai Lithium-Ion

Setiap baterai lithium-ion terdiri dari beberapa bagian utama:

a. Anoda (Elektroda Negatif)

• Biasanya terbuat dari grafit atau bahan karbon lainnya.
• Saat baterai diisi, ion lithium berpindah dari katoda ke anoda dan disimpan di dalam struktur grafit.
• Berfungsi sebagai tempat penyimpanan ion lithium selama pengisian daya.

b. Katoda (Elektroda Positif)

• Terbuat dari oksida logam lithium, seperti LiCoO₂ (Lithium Cobalt Oxide), LiFePO₄ (Lithium Iron Phosphate), atau LiMn₂O₄ (Lithium Manganese Oxide).
• Saat baterai digunakan, ion lithium berpindah dari anoda ke katoda melalui elektrolit.

c. Elektrolit

• Medium yang menghubungkan anoda dan katoda untuk memungkinkan pergerakan ion lithium.
• Biasanya berupa cairan organik dengan garam lithium yang memiliki sifat konduktif tinggi.
• Harus stabil dan tidak mudah bereaksi dengan bahan lain di dalam baterai.

 d. Separator

• Memisahkan anoda dan katoda agar tidak terjadi hubungan langsung (korsleting).
• Terbuat dari bahan polimer berpori yang hanya memungkinkan ion lithium lewat tetapi menghalangi aliran elektron langsung.

e. Kolektor Arus (Current Collector)

Bagian yang menghantarkan elektron ke sirkuit luar, terdiri dari:

• Aluminium foil (untuk katoda)
• Tembaga foil (untuk anoda)

2. Cara Kerja Baterai Lithium-Ion

    Baterai lithium-ion bekerja berdasarkan perpindahan ion lithium antara anoda dan katoda melalui elektrolit.

a. Saat Pengisian Daya (Charging)

• Sumber listrik eksternal mengalirkan arus ke baterai.
• Elektron mengalir dari katoda ke anoda melalui sirkuit luar.
• Ion lithium di dalam katoda berpindah ke anoda melalui elektrolit.
• Ion lithium tersimpan dalam anoda (grafit), siap digunakan saat baterai discharging.

b. Saat Menggunakan Daya (Discharging)

• Ketika baterai digunakan, ion lithium berpindah dari anoda ke katoda melalui elektrolit.
• Elektron yang sebelumnya disimpan dalam anoda kini mengalir melalui rangkaian eksternal untuk memberi daya pada perangkat.
• Pergerakan ion lithium dan elektron ini menghasilkan arus listrik yang digunakan oleh perangkat elektronik.

Proses ini dapat berulang ribuan kali sebelum kapasitas baterai menurun.

 

3. Keunggulan Baterai Lithium-Ion

a. Kepadatan Energi Tinggi

• Memiliki energi yang lebih besar dalam ukuran yang lebih kecil dibandingkan baterai lain seperti NiMH dan NiCd.
• Cocok untuk perangkat portable seperti smartphone dan laptop.

b. Tidak Memiliki Efek Memori

• Tidak seperti baterai NiCd yang kapasitasnya bisa menurun jika sering diisi ulang sebelum benar-benar habis, baterai lithium-ion tidak mengalami masalah ini.

c. Umur Pakai Lebih Lama

• Bisa bertahan 300-500 siklus pengisian daya penuh sebelum kapasitasnya mulai menurun signifikan.

d. Self-Discharge Rendah

• Kehilangan daya dalam kondisi tidak digunakan lebih kecil dibandingkan baterai lain.

 

4. Tantangan dan Risiko Baterai Lithium-Ion

a. Sensitif terhadap Panas dan Overcharging

• Jika terlalu panas atau diisi daya berlebihan, dapat menyebabkan kerusakan internal dan bahkan terbakar atau meledak.
• Oleh karena itu, banyak baterai lithium-ion memiliki Battery Management System (BMS) untuk mencegah overcharging dan overheating.

b. Degradasi Seiring Waktu

• Seiring pemakaian, elektroda dalam baterai mengalami perubahan kimia yang menyebabkan kapasitasnya menurun.
• Umur pakai dapat diperpanjang dengan menghindari pengisian penuh (100%) dan pengosongan total (0%) secara berulang.

c. Biaya Produksi Relatif Tinggi

• Dibandingkan dengan baterai lain, biaya produksi lithium-ion lebih mahal karena materialnya (seperti lithium dan kobalt) cukup langka dan proses produksinya kompleks.

d. Risiko Kebocoran Elektrolit

• Elektrolit dalam baterai lithium-ion mudah terbakar dan beracun jika bocor. Oleh karena itu, harus ditangani dengan hati-hati dan tidak boleh dibongkar sembarangan.

 

5. Penggunaan dan Aplikasi Baterai Lithium-Ion

Baterai lithium-ion banyak digunakan dalam berbagai perangkat dan teknologi, termasuk:

• Smartphone dan Laptop → Sebagai sumber daya utama karena kapasitasnya yang besar dan ringan.
• Mobil Listrik (EV - Electric Vehicles) → Digunakan dalam mobil listrik seperti Tesla, Nissan Leaf, dan lainnya.
• Penyimpanan Energi (ESS - Energy Storage Systems) → Digunakan dalam sistem penyimpanan energi surya dan tenaga angin.
• Drone dan Peralatan Elektronik Lainnya → Memberikan daya pada drone, kamera digital, dan berbagai perangkat lainnya.

 

6. Cara Merawat Baterai Lithium-Ion agar Tahan Lama

Untuk memperpanjang umur baterai lithium-ion, berikut beberapa tips yang bisa diterapkan:

• Hindari Pengisian Penuh dan Pengosongan Total → Sebaiknya isi daya antara 20-80% untuk memperpanjang umur baterai.
• Gunakan Charger yang Sesuai → Menggunakan charger tidak resmi dapat menyebabkan overvoltage yang merusak baterai.
• Jaga Suhu Ideal → Jangan gunakan atau simpan baterai di tempat bersuhu tinggi (> 45°C) karena bisa merusaknya.
• Lepaskan Baterai dari Perangkat Jika Tidak Digunakan dalam Waktu Lama → Untuk menghindari self-discharge yang berlebihan.
• Gunakan Mode Hemat Daya → Pada perangkat seperti laptop dan smartphone, fitur ini bisa membantu memperpanjang masa pakai baterai.

 

Kesimpulan

    Baterai lithium-ion adalah teknologi baterai yang efisien dengan kepadatan energi tinggi dan umur pakai panjang. Baterai ini bekerja dengan memanfaatkan pergerakan ion lithium antara anoda dan katoda saat proses pengisian dan penggunaan daya. Namun, meskipun memiliki banyak keunggulan, baterai ini juga memiliki beberapa risiko seperti panas berlebih, degradasi kapasitas seiring waktu, dan biaya produksi yang cukup tinggi. Dengan perawatan yang baik, baterai lithium-ion dapat bertahan lebih lama dan memberikan kinerja yang optimal.