Apa itu secondary battery ?

Baterai adalah sel elektrokimia (dikenal sebagai sel Galvanis) yang merubah energi kimia menjadi energi listrik. yang terdiri atas anoda dan katoda yang dipisahkan oleh elektrolit. Berdasarkan penggunaanya baterai dibagi menjadi dua, yaitu baterai primer dan baterai sekunder.

1. Baterai Primer (primary battery)

Baterai primer adalah baterai yang penggunaan nya hanya sekali pakai. Proses kimia yang terjadi pada baterai primer adalah irreversible (tidak dapat balik). Oleh karena itu, baterai jenis ini tidak dapat diisi ulang.

Contoh baterai primer antara lain:

• baterai baterai alkalin,
• seng-karbon, dan
• baterai merkuri.

2. Baterai Sekunder (secondary battery)

Baterai sekunder adalah baterai yang penggunaan nya lebih dari satu kali. Berbeda dengan baterai primer, baterai sekunder memiliki proses kimia yang reversible (dapat balik), sehingga baterai jenis ini dapat diisi ulang. Sudah banyak peralatan elektronik yang menggunakan baterai jenis ini, mulai dari smartphone, laptop, bahkan pada motor dan mobil listrik.

Gambar peralatan elektronik

Baterai merupakan salah satu media penyimpan energi listrik. Di era milenial seperti saat ini, kebutuhan akan baterai yang dapat diisi ulang atau biasa disebut rechargeable battery semakin meningkat.

Contoh rechargeable battery antara lain seperti Baterai:

• Ni-MH (Nickel-Metal Hydride),
• Ni-cd (Nickel-Cadmium), dan
• Li-Ion (Lithium-Ion).

Lithium-Ion

Salah satu rechargeable battery yang menjadi fokus utama di bidang energi terbarukan adalah penggunaan baterai lithium ion. Baterai umumnya terdiri dari sel elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Dari tiap sel elektrokimia terdapat kutub negatif (anoda) dan juga kutub positif (katoda) yang merupakan komponen terpenting.

Kemampuan mengisi ulang baterai bervariasi, antara 100-500 kali bergantung dengan kemampuan Charge-Discharge nya.

Gambar mekanisme charge dan discharge

Pada saat Charge, terjadi pengisian baterai ke sumber listrik seperti listrik-listrik yang berasal dari PLN. Pada fase ini terjadi proses oksidasi di katoda dan terjadi proses reduksi di anoda serta terjadi aliran perpindahan elektron dari katoda ke anoda.

Sedangkan pada saat Discharge, terjadi pengosongan baterai ke perangkat (mobile device) seperti laptop, handphone, portable media player dsb. Pada fase discharge, terjadi proses oksidasi di anoda dan proses reduksi di katoda serta terjadi perpindahan elektron dari anoda ke katoda.

 

Mengenai lithium iron phosphate (LiFePO₄)

Dalam baterai lithium ion. Dari banyak nya alternatif material katoda, lithium iron phosphate (LiFePO₄) yang ditemukan oleh Goodenough pada 1997 yang mendapat perhatian khusus, karena LiFePO₄ memiliki kelebihan, yaitu:

1. potensial keluaran tinggi,
2. kapasitas spesifik besar (170 mAh/g),
3. stabilitas termal dan kimia yang sangat baik,
4. harga material produksi nya relative mura,
5. konstituen yang ramah lingkungan, serta
6. cycling stability yang baik.

Diantara berbagai kandidat yang cocok untuk bahan katoda dalam baterai Li-ion, LiFePO₄ tipe olivin yang banyak diminati. LiFePO4 memiliki kapasitas spesifik teoretis yang relatif besar yaitu 170mAhg^-1 berdasarkan reaksi dua fase dengan voltase sekitar 3,4V versus Li / Li+.

Gambar lithium iron phosphate (LiFePO4)

Namun demikian, LiFePO₄ sulit untuk memberikan kapasitas spesifik teoretis penuh karena konduktivitas elektronik yang rendah dan koefisien difusi ion Li rendah. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengatasi kekurangan di atas. Secara umum, konduktivitas elektronik dapat ditingkatkan dengan cara :

1. Melapisi atau mendepositkan partikel LiFePO₄dengan bahan konduktif (seperti karbon, logam, logam Fe₂P, polimer konduktif, dll).
2. Doping di site Li, site Fe, site O, dan site P.

 

Penulis:

Agnolla Emely dan Della Intania P.N

Mahasiswi Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret

Artikel dikirimkan pada tanggal 17 Juni 2019, dipublikasikan dengan pengeditan struktur artikel.