Manfaat Lingkungan dari Baterai Lithium

Baterai litium dapat ditemukan di berbagai perangkat, mulai dari laptop dan kamera digital hingga mobil listrik dan mainan. Sayangnya, baterai lithium memiliki beberapa risiko keselamatan, termasuk panas berlebih atau meledak dan menghasilkan panas yang sangat besar yang dapat mengakibatkan kebakaran yang tidak dapat dipadamkan.

Baterai litium menawarkan kepadatan dan daya tahan energi yang tinggi dibandingkan dengan baterai timbal atau berbasis nikel, karena susunan kimianya memungkinkan kepadatan energi yang lebih besar per siklus dan masa pakai yang lebih lama. Komponen baterai litium meliputi elektroda anoda dan katoda, pemisah, dan larutan elektrolit.

Baterai lithium-ion aman

Baterai lithium-ion memberi daya pada berbagai perangkat, mulai dari perangkat elektronik genggam dan kendaraan listrik hingga sistem penyimpanan energi di rumah dan jaringan distribusi energi di rumah. Sayangnya, baterai lithium-ion dapat berbahaya jika rusak atau digunakan secara tidak benar - kebakaran yang disebabkan oleh baterai lithium-ion sering kali menyebar dengan cepat melalui perabotan di dekatnya sebelum dipadamkan dengan air atau alat pemadam kebakaran tradisional; sehingga baterai lithium hanya boleh ditangani oleh personel terlatih yang memahami kemampuannya dengan baik.

Kebakaran baterai lithium-ion dapat disebabkan oleh panas yang berlebihan, panas yang berlebihan, atau kerusakan fisik yang terjadi ketika mengisi daya, menyimpan, atau mengangkut dengan cara yang tidak benar. Kepadatan energinya yang tinggi juga membuat baterai ini sangat rentan terhadap kebakaran dan ledakan.

Karena baterai lithium-ion terus mendekati batas kepadatan energi teoritisnya, produsen berupaya meningkatkan metode manufaktur dan meningkatkan keamanan. Hal ini melibatkan penerapan pengujian baru yang dapat mendeteksi masalah sejak dini - seperti pengujian penetrasi paku yang dapat menyebabkan struktur internal baterai runtuh dan meledak.

Baterai lithium-ion yang terlalu panas dapat mengalami pelarian panas dan meledak, menghasilkan api yang sangat merusak yang dapat menyebar dengan cepat ke sel tetangga di dalam baterai, memicu reaksi berantai ledakan yang dapat terus menghancurkan sel lainnya secara bergantian. Selain itu, api lithium-ion menghasilkan asap beracun yang sulit dipadamkan setelah dinyalakan.

Cara terbaik untuk menghindari kebakaran baterai lithium-ion adalah dengan mengikuti petunjuk produsen secara ketat saat menggunakan perangkat atau baterai dari produsen, menggunakan pengisi daya yang disetujui, dan menyimpan baterai jauh dari bahan yang mudah terbakar. Perhatikan juga produk dengan tanda UL yang mengindikasikan bahwa uji keamanan telah selesai dan memenuhi standar nasional; dan terakhir, buanglah baterai atau perangkat bertenaga baterai dengan benar - bukan di tempat sampah atau didaur ulang dengan sampah rumah tangga!

Perhatikan dengan seksama tanda-tanda peringatan kegagalan baterai lithium-ion, seperti bengkak, bocor, atau mengeluarkan gas dari perangkat yang menggunakan baterai ini - seperti bengkak, bocor, dan mengeluarkan gas - dan segera hentikan penggunaan perangkat Anda dan ikuti rencana penyelamatan diri dari kebakaran di rumah jika hal ini muncul. Selain itu, selalu daur ulang perangkat jika sudah tidak digunakan karena zat beracunnya dapat masuk ke lingkungan melalui tempat pembuangan sampah.

Mereka ramah lingkungan

Baterai lithium-ion telah menjadi salah satu pencapaian teknologi terbesar dalam sejarah modern, memberi daya pada perangkat elektronik konsumen portabel seperti komputer laptop, ponsel, mobil listrik, dan solusi penyimpanan energi listrik. Namun, baterai lithium-ion juga memiliki dampak lingkungan yang cukup besar jika tidak ditangani secara bertanggung jawab saat dibuang. Banyak baterai lithium-ion yang sudah habis masa pakainya berakhir di tempat pembuangan sampah di mana bahan kimia beracunnya dapat bocor dan mencemari sumber daya tanah dan air. baterai lithium-ion diketahui mudah terbakar, menyebabkan kebakaran besar-besaran di tempat pembuangan sampah yang berlangsung selama bertahun-tahun dan mencemari udara dan tanah dengan logam berat seperti nikel dan kobalt. Untungnya, baterai ini juga dapat didaur ulang dan digunakan kembali, sehingga memberikan alternatif yang ramah lingkungan untuk bahan bakar fosil.

Dampak lingkungan terbesar baterai litium terletak pada bahan bakunya. Sebagian besar lithium dipanen dari air asin datar garam di Amerika Selatan di mana perusahaan pertambangan menggunakan air dalam jumlah besar dalam mengekstraksinya, sehingga menghabiskan cadangan air minum bawah tanah alami untuk masyarakat setempat yang kesulitan mengakses sumber air minum bersih. Selain itu, banyak bahan kimia yang digunakan selama proses ekstraksi berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Kobalt, salah satu elemen utama dalam sebagian besar baterai lithium-ion modern, dapat berdampak buruk pada lingkungan karena ditambang di daerah yang dilanda perang dan konflik di Afrika tengah; selain itu, operasi penambangan kobalt telah dikaitkan dengan berbagai pelanggaran hak asasi manusia.

Dengan meningkatnya permintaan untuk baterai lithium-ion, semakin banyak jumlah kobalt dan nikel yang diekstraksi dari bumi setiap tahunnya. Telah ada upaya yang dilakukan untuk menemukan bahan alternatif yang cocok untuk baterai lithium-ion; anoda kawat nano silikon menawarkan salah satu opsi yang layak yang memiliki dampak lingkungan yang lebih rendah daripada bahan katoda tradisional.

Baterai lithium-ion menawarkan keuntungan lingkungan yang signifikan dibandingkan bahan bakar fosil. Baterai ini tidak hanya menurunkan emisi gas rumah kaca dan membantu mengurangi ketergantungan kita pada pembangkit listrik tenaga batu bara yang tidak efisien, tetapi juga dapat memainkan peran penting dalam meningkatkan adopsi panel surya dengan menyimpan energi matahari untuk digunakan pada malam hari.

Mereka ringan

Baterai lithium tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran untuk memenuhi berbagai aplikasi, serta disesuaikan untuk efisiensi energi, biaya, dan keamanan. Baterai lithium yang dapat diisi ulang aman untuk diangkut dengan tindakan pencegahan yang tepat selama pengisian/pengosongan; ringan dengan kepadatan energi yang tinggi. Baterai ini juga ramah lingkungan dan hanya membutuhkan sedikit perawatan.

Baterai lithium yang dapat diisi ulang pada awalnya dibuat menggunakan logam lithium, tetapi masalah keamanan mencegah penggunaannya secara luas. Penelitian kemudian beralih ke ion litium non-logam, yang dianggap lebih aman oleh para profesional industri. Baterai lithium-ion menawarkan kepadatan energi dan kinerja yang lebih unggul dibandingkan baterai nikel-kadmium sambil mengisi daya dengan cepat dengan masa pakai yang lama.

Baterai Li-ion mengandung tiga elemen utama: anoda, katoda, dan elektrolit. Setiap anoda dan katoda menyimpan ion lithium sementara elektrolit mengangkut ion lithium bermuatan positif dari satu sisi baterai ke sisi lainnya melalui pemisah; ketika ion lithium ini bergerak di antara anoda melalui pemisah, ion ini menciptakan elektron bebas yang bergerak melalui pengumpul arus negatif yang terhubung ke perangkat eksternal.

Baterai lithium-ion mengandung elektrolit yang terbuat dari garam lithium yang dilarutkan dalam pelarut organik seperti dimetil karbonat, dietoksietana, dan dioksolan untuk mencegah pelapisan lithium logam dan meminimalkan degradasi baterai. Elektrolit baterai Li-ion memiliki titik didih yang tinggi, viskositas yang rendah dan stabilitas termal yang sangat baik yang memungkinkan tingkat konduktivitas dan kemampuan laju yang tinggi. Elektrolit polimer padat juga dapat ditambahkan untuk keamanan yang lebih baik dan untuk membuat baterai yang lebih ringan. Cho dkk. menggunakan poliakrilonitril (PAN). Mereka menggabungkan serat nano PAN yang dipintal secara elektro dan SEBS tersulfonasi menjadi membran nonwoven mikropori canggih dengan konduktivitas ionik yang lebih baik dan kapasitas retensi yang lebih tinggi daripada PAN murni.

Baterai lithium-ion menawarkan semburan daya yang singkat dan jarak tempuh yang lebih jauh untuk kendaraan listrik, elektronik portabel, dan energi terbarukan berskala jaringan berkat kandungan energi spesifik dan kepadatan energinya yang tinggi, sehingga menjadikannya alternatif praktis bagi sel bahan bakar berbasis minyak bumi atau bahan bakar yang mudah terbakar. Sayangnya, baterai lithium-ion dapat mengalami penurunan kapasitas yang berkaitan dengan usia seiring berjalannya waktu.

Mereka efisien

Baterai lithium-ion memberikan lebih banyak energi per kemasan daripada baterai timbal-asam namun tetap lebih ringan, sehingga cocok untuk aplikasi yang membutuhkan ruang yang terbatas. Selain itu, baterai lithium jauh lebih aman daripada baterai lithium-kobalt oksida yang dapat menyebabkan pelarian termal. Selain itu, baterai lithium juga lebih hemat biaya; memberikan output energi yang sama dengan setengah harga.

Baterai ini memiliki fitur elektrolit non-air untuk melindungi bahan aktifnya dari air, yang bereaksi dengan litium membentuk litium hidroksida dan gas hidrogen yang beracun, yang berpotensi mencegah pelarian panas. Namun, pendekatan ini membatasi kemampuan pengisian dan pengosongan serta membatasi kapasitas pengisian/pengosongan; biasanya termasuk karbonat organik seperti etilen/propilen karbonat untuk keamanannya karena bahan karbon anoda sering kali berupa grafit yang memiliki potensi litisasi rendah tetapi tegangan pengupasan litium yang tinggi sehingga membatasi difusi ke dalam bahan karbon yang membuat baterai ini menjadi kurang efektif secara keseluruhan.

Sel ion litium menyimpan ion litium melalui proses interkalasi dalam elektrodanya. Setelah dilepaskan, elektroda positif (katoda) melepaskan ion litium ke elektroda negatif (anoda), di mana ion tersebut dapat diekstraksi selama pengisian daya; kapasitasnya yang dapat dibalik bergantung pada sifat redoks serta stabilitas kimiawi bahan aktif yang digunakan.

Reaksi redoks yang terjadi di dalam sel memerlukan energi yang dipasok dari sirkuit eksternal dan dikonversi menjadi energi kimia di dalam baterai melalui proses elektrokimia, di mana energi tersebut kemudian disimpan sebagai muatan kimia di dalam baterai.

Baterai lithium-ion memiliki tingkat pengosongan sendiri yang rendah, yang berarti baterai ini dapat menyimpan daya lebih lama dibandingkan jenis baterai lainnya dan menjadikannya solusi ideal untuk sistem daya cadangan dan radio ham. Ketika disimpan di tempat yang sejuk, baterai lithium-ion bahkan dapat mempertahankan dayanya selama bertahun-tahun!

Baterai Li-ion mungkin terlihat ramah lingkungan, namun produksi emisi gas rumah kaca (GRK) yang dihasilkannya melebihi teknologi baterai lainnya. Hal ini terutama disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik dalam produksinya - namun pasta anoda, substrat elektroda, dan elektrolit hanya membentuk 44% dari massanya sehingga tidak berdampak besar pada emisi GRK.