Keuntungan dari Baterai Lithium

Baterai lithium telah menjadi komponen penting dalam elektronik seluler, mobilitas elektronik, dan penyimpanan energi jaringan, yang menawarkan banyak keunggulan dibandingkan jenis baterai lainnya.

Baterai lithium-ion memiliki katoda yang terbuat dari lithium kobalt oksida atau lithium besi fosfat sebagai katoda dan anoda yang terbuat dari grafit sebagai anoda, yang dipisahkan oleh pemisah yang terbuat dari bahan berpori yang dirancang untuk memungkinkan ion lithium lewat sekaligus mencegah kontak langsung antara elektroda.

Kepadatan Energi Tinggi

Baterai litium memiliki salah satu kepadatan energi tertinggi di antara jenis baterai lainnya (diukur dalam Watt jam per kilogram), yang berarti baterai ini menyimpan lebih banyak daya daripada jenis baterai lainnya. Penemuan dan komersialisasinya telah dirayakan sebagai salah satu pencapaian terbesar dalam sejarah manusia; membuat barang elektronik konsumen portabel (seperti kamera digital, laptop, dan ponsel) serta mobil listrik (revolusi mobilitas elektronik) menjadi mungkin. Mereka bahkan telah menemukan penggunaan aplikasi penyimpanan energi skala jaringan dan aplikasi militer/ruang angkasa.

Baterai litium mencapai kepadatan energinya yang mengesankan berkat interkalasi; dalam proses ini ion litium secara fisik tertanam di antara lapisan kisi karbon 2D melalui interkalasi. Hal ini memungkinkan terjadinya reaksi pengosongan muatan yang dapat dibalik tanpa mengurangi kapasitas atau masa pakai.

Para peneliti yang ingin meningkatkan densitas energi baterai lithium harus mengoptimalkan bahan anoda, bahan katoda, dan elektrolitnya sambil mengurangi ukuran baterai. Sayangnya, bagaimanapun juga, meningkatkan densitas energi sekaligus meningkatkan kinerja siklus dan stabilitas termal bukanlah tugas yang mudah.

Kepadatan energi memberikan perangkat elektronik portabel dengan waktu kerja yang lama sekaligus menurunkan biaya sistem. Paket baterai yang lebih kecil dapat menggunakan lebih sedikit baja dan bahan struktural lainnya, kabel dan kawat, serta sistem pendingin dibandingkan dengan paket baterai yang lebih besar.

Meskipun kepadatan energi baterai lithium tidak diragukan lagi sangat penting, namun jangan sampai tertukar dengan kepadatan daya, yang mengukur kemampuan baterai untuk menghasilkan semburan energi yang singkat. Kimia dan struktur baterai memainkan peran utama dalam menentukan kepadatan daya - bukan output energi spesifiknya.

Baterai lithium Nikel-Kobalt Mangan (NCM) menawarkan kepadatan energi yang mengesankan; namun, stabilitas termal yang rendah dan kemampuan beban yang terbatas membatasi kecocokannya untuk aplikasi seluler. Pengecualian dari aturan ini adalah baterai lithium besi fosfat yang digunakan pada skuter elektronik dan kendaraan bermotor kecil serupa untuk mencapai kepadatan energi yang sangat tinggi dengan kemampuan beban yang tinggi; baterai ini sering kali ditemukan untuk menyalakan skuter atau kendaraan kecil serupa dengan motor. Sayangnya, kimia baterai tersebut tidak cocok untuk aplikasi di mana perangkat akan dibongkar atau dihancurkan karena degradasi akan terjadi dan menyebabkan kebakaran atau ledakan.

Umur panjang

Baterai lithium merupakan komponen integral dalam memberi daya pada banyak perangkat elektronik yang kita andalkan saat ini, dengan masa pakai yang panjang dan sering kali bertahan lebih dari satu dekade dalam kondisi ideal. Dari pengaturan energi surya portabel dan kendaraan listrik hingga bank daya kecil dan pengaturan energi surya portabel, baterai lithium menawarkan kinerja yang dapat diandalkan untuk alat dan aksesori kami yang paling penting. Namun, baterai lithium harus dirawat dengan benar untuk memperpanjang masa pakainya secara signifikan; menggunakan pola pengisian daya yang tepat, menghindari pengosongan yang dalam, dan melakukan tindakan pencegahan selama penyimpanan, semuanya akan membantu memperpanjang masa pakainya secara signifikan.

Langkah penting untuk meningkatkan masa pakai baterai lithium adalah memahami jumlah siklus pengisian dan pengosongannya. Meskipun beberapa produsen baterai mengacu pada tanggal kedaluwarsa baterai mereka berdasarkan jumlah siklus, hal ini dapat menyesatkan karena baterai tertentu mungkin tidak akan pernah mencapai titik akhir tersebut karena faktor eksternal. Sebagai gantinya, pikirkan siklus hidup baterai dalam hal berapa banyak siklus pengisian/pengosongan yang dapat dilakukan sebelum kinerjanya mulai menurun.

Contohnya adalah baterai yang secara teratur dikosongkan secara mendalam (DOD), untuk menurunkan kapasitasnya hingga 80%, biasanya hanya akan bertahan selama 500 siklus pengisian-pengosongan sebelum kinerjanya mulai menurun secara nyata. Sebaliknya, menjaga baterai Anda tetap sehat dengan hanya mengosongkan daya hingga 70% atau 80% sebelum mengisi ulang akan memperpanjang masa pakai baterai secara signifikan melebihi 500 siklus.

Suhu juga dapat memainkan peran yang berpengaruh pada masa pakai baterai, mempercepat resistensi internal dan kehilangan kapasitas dari waktu ke waktu. Oleh karena itu, baterai lithium harus disimpan pada suhu yang ideal untuk meminimalkan panas atau dingin yang ekstrem yang dapat mengancam masa pakainya.

Meskipun baterai lithium tidak memerlukan tingkat perawatan yang sama dengan baterai asam timbal, baterai ini tetap harus diisi hingga mencapai status pengisian daya (SoC) 80% setiap enam hingga 12 bulan untuk mendapatkan kinerja yang optimal. Hal ini memastikan penggunaan segera dan mencegah penumpukan resistensi internal yang dapat menyebabkan degradasi sel secara dini. Untuk metode perawatan yang optimal, carilah pengisi daya yang secara otomatis mempertahankan tegangan konstan sambil mengisi ulang daya secara otomatis sesuai kebutuhan.

Kemampuan Isi Ulang yang Tinggi

Baterai lithium menggunakan pemisah khusus untuk memungkinkan ion lithium bergerak bolak-balik antara katoda dan anoda, mengaktifkan elektron bebas di anoda, menciptakan arus listrik yang memberi daya pada perangkat seperti laptop atau ponsel. Baterai litium dapat diisi ulang berkali-kali tanpa kehilangan kapasitas atau mengalami penurunan kualitas.

Laju self-discharge baterai lithium yang rendah dan susunan kimianya yang unik memungkinkan hal ini terjadi, bersama dengan kepadatan energinya yang tinggi yang memungkinkan baterai ini menyimpan lebih banyak daya untuk jangka waktu yang lebih lama dibandingkan dengan bahan kimia baterai lainnya - membuat lithium menjadi pilihan yang sangat baik untuk memberi daya pada elektronik portabel, kendaraan listrik, dan perkakas listrik.

Susunan kimiawi baterai litium membuatnya lebih aman dan mudah dikelola, tidak seperti baterai asam timbal, yang melepaskan gas berbahaya selama pengisian atau pengosongan daya dan menghasilkan emisi hidrogen atau oksigen yang korosif, sehingga lebih aman untuk disimpan di tempat yang sempit.

Ada berbagai kimia baterai lithium di pasaran, tetapi Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) menonjol sebagai pilihan yang populer karena stabilitas termal yang unggul, peringkat arus yang tinggi, masa pakai yang lama, dan toleransi terhadap penyalahgunaan. Baterai LiFePO4 umumnya ditemukan digunakan dalam aplikasi energi terbarukan karena menawarkan kepadatan energi yang optimal sehubungan dengan biaya per siklus dan pertimbangan keamanan.

Baterai lithium memiliki resistansi internal yang rendah, sehingga menjadikannya pilihan yang tepat untuk perangkat dengan arus tinggi seperti mobil hibrida dan mobil listrik. Selain itu, baterai lithium dapat diisi ulang dengan cepat sehingga dapat memperpanjang masa pakainya dan meningkatkan umur perangkat tersebut.

Baterai litium dapat disimpan hingga satu tahun pada suhu kamar tanpa efek buruk; namun, menyimpan baterai litium terlalu lama atau pada suhu ekstrem dapat mengakibatkan kerusakan dini.

Baterai litium dan perangkat elektronik yang mengandung baterai tersebut tidak boleh dibuang ke tempat sampah rumah tangga atau tempat daur ulang karena dapat menimbulkan bahaya kebakaran. Sebaliknya, barang-barang ini harus didaur ulang dengan benar untuk membantu menjaga lingkungan sekaligus mengurangi risiko bagi operator sampah, daur ulang, dan barang bekas.

Debit Sendiri Rendah

Baterai litium telah menjadi sumber daya yang sangat diperlukan dalam perangkat sehari-hari, mulai dari laptop dan ponsel hingga mobil listrik dan penggunaan industri. Baterai litium terkenal dengan kepadatan energinya yang tinggi, masa pakai yang lama, kemampuan isi ulang, dan tingkat pengosongan yang rendah - karakteristik utama untuk penyimpanan baterai jangka panjang yang memungkinkan baterai mempertahankan kapasitas penuh selama berbulan-bulan dan bertahun-tahun tanpa perlu mengisi daya atau mengosongkan daya lagi.

Meskipun baterai lithium menawarkan banyak keuntungan, banyak orang gagal memahami bahwa baterai tersebut harus dipelihara dengan hati-hati untuk memberikan kinerja dan masa pakai yang maksimal. Sayangnya, banyak baterai lithium yang kurang dimanfaatkan karena praktik penggunaan dan penyimpanan yang buruk - namun ada beberapa langkah yang dapat Anda lakukan untuk memaksimalkan nilai dari investasi Anda pada baterai.

Pengosongan sendiri baterai lithium adalah keniscayaan yang disebabkan oleh reaksi samping antara bahan elektroda positif dan negatif serta elektrolit yang menghasilkan produk yang tidak larut yang mengurangi ion lithium yang tersedia sehingga menyebabkan penurunan kinerja dan kapasitas yang tidak dapat diperbaiki.

Selain reaksi samping negatif, faktor lain juga dapat memengaruhi kinerja dan kapasitas baterai litium secara negatif, termasuk proses produksi, kondisi penyimpanan, dan desain baterai. Gerinda pada bagian kutub karena masalah lingkungan produksi atau kotoran yang masuk melalui lingkungan produksi dapat menyebabkan korsleting internal yang meningkatkan laju pelepasan sendiri.

Penuaan baterai lithium adalah faktor lainnya. Proses ini dimulai selama manufaktur ketika baterai diisi dan disimpan dalam waktu yang lama, di mana bahan anoda berinteraksi dengan elektrolit untuk membentuk lapisan pasif yang meningkatkan impedansi sekaligus menurunkan kapasitas siklus. Selain itu, penyimpanan yang berkepanjangan dapat mengakibatkan pembentukan lithium logam pada anoda, sehingga menimbulkan masalah keamanan yang serius di lingkungan yang menuntut.