Bagaimana Cara Kerja Baterai Lithium-ion?

Bagian Baterai Lithium-ion

Baterai Lithium-ion terdiri dari beberapa sel individu yang terhubung satu sama lain. Setiap sel berisi tiga bagian utama, yaitu elektroda positif (katoda), elektroda negatif (anoda) dan elektrolit cair.
Parts_of_a_lithium-ion_battery
Gambar 1 : Bagian baterai Lithium-ion
Sumber : Let’s Talk Science

Baterai lithium-ion menyediakan daya melalui pergerakan ion. Lithium sangat reaktif dalam bentuk unsurnya. Itulah mengapa baterai lithium-ion tidak menggunakan unsur lithium. Sebaliknya, baterai lithium-ion biasanya mengandung oksida logam lithium, seperti lithium-kobalt oksida (LiCoO2). Oksida logam lithium digunakan di katoda dan senyawa lithium-carbon digunakan di anoda. Bahan-bahan ini digunakan karena memungkinkan adanya interkalasi. Interkalasi berarti molekul mampu memasukkan sesuatu ke dalamnya. Dalam hal ini, elektroda dapat membuat ion lithium bergerak dengan mudah ke dalam dan ke luar strukturnya.

Reaksi Kimia Pada Baterai Lithium-ion

Pada baterai Lithium-ion terjadi reaksi kimia reduksi-oksidasi (redoks).

Reduksi terjadi di katoda.
Oksida kobalt bergabung dengan ion lithium untuk membentuk oksida lithium-kobalt (LiCoO2). Setengah reaksinya sebagai berikut.
CoO2 + Li + + e- → LiCoO2

Oksidasi terjadi di anoda.
Senyawa interkalasi grafit LiC6 membentuk grafit (C6) dan ion lithium. Setengah reaksinya sebagai berikut.
LiC6 → C6 + Li + + e-

Berikut reaksi lengkapnya. Kiri ke kanan menunjukkan pemakaian (discharging). Sedangkan, kanan ke kiri menunjukkan pengisian (charging).
LiC6 + CoO2 ⇄ C6 + LiCoO2

Cara Kerja Baterai Lithium-Ion

:black_small_square:Baterai Lithium-ion dalam kondisi pemakaian
Lithium-ion_battery_discharging
Gambar 2 : Baterai Lithium-ion dalam kondisi discharging (pemakaian)
Sumber : Let’s Talk Science

Saat baterai sedang digunakan, ion-lithium mengalir dari anoda ke katoda, dan elektron berpindah dari katoda ke anoda.

:black_small_square:Baterai Lithium-ion dalam kondisi pengisian
Lithium-ion_battery_charging
Gambar 3 : Baterai Lithium-ion dalam kondisi charging (pengisian)
Sumber : Let’s talk Science

Saat baterai sedang diisi, ion lithium mengalir dari katoda ke anoda, dan elektron berpindah dari anoda ke katoda.

Selama ion lithium melakukan pergerakan dari satu elektroda ke elektroda lainnya, terdapat aliran elektron yang konstan. Hal ini memberikan energi untuk menjaga perangkat elektronik agar tetap berjalan/berfungsi. Siklus ini dapat berulang ratusan kali. Oleh karena itu, baterai jenis lithium-ion ini dapat diisi ulang.

Referensi :

Hordé. T., Achard, P., & Metkemeijer, R. (2012). Schematic of the working principle of a Li-ion battery. HAL archives-ouvertes.fr & ResearchGate.

Let’s Talk Science. 2019. How Does a Lithum-ion Baterry Work. Diakses di : https://letstalkscience.ca/educational-resources/stem-in-context/how-does-a-lithium-ion-battery-work. Diakses pada : 4 September 2020

Treptow, R. S. (2003). Lithium Batteries: A Practical Application of Chemical Principles. Journal of Chemical Education, 80(9), 1015. DOI:10.1021/ed080p1015

Saya ingin bertanya bagaimanakah ketahanan baterai lithium ion (berapa lama)? Jenis baterai pengganti lithium ion sudah banyak dikembangkan, mengapa dibutuhkan pengganti untuk baterai lithium ion? Apakah ada kekurangan dari baterai lithium ion ini? Terima kasih.