Mengenal Lebih Jauh: Jenis-jenis Battery Litium-ion yang Tersedia di Pasaran

Pemudapembelajar.com - Baterai litium-ion adalah jenis baterai isi ulang yang menggunakan interkaliasi reversibel ion Li+ ke dalam padatan penghantar elektronik untuk menyimpan energi. Dibandingkan dengan baterai isi ulang lainnya, baterai Li-ion ditandai dengan kapasitas energi yang lebih tinggi, kerapatan energi yang lebih tinggi, efisiensi energi yang lebih tinggi, umur siklus yang lebih panjang, dan umur kalender yang lebih lama. Penemuan dan komersialisasi baterai Li-ion telah memberikan dampak signifikan pada berbagai teknologi, termasuk elektronik portabel, kendaraan listrik, penyimpanan energi terbarukan, dan lainnya.

Radiant Battery Litium-ion

{getToc} $title={Daftar Isi}

Karakteristik Utama dan Keunggulan Baterai Litium-ion

Beberapa karakteristik utama dan keunggulan dari baterai litium-ion adalah:

• Kapasitas Energi dan Kepadatan Energi:
  Baterai litium-ion memiliki kapasitas penyimpanan energi yang tinggi dibandingkan dengan tipe baterai lainnya.
  
  
• Keefisienan Tinggi dan Umur Siklus Panjang:
  Baterai litium-ion memiliki efisiensi pengisian dan pengosongan energi yang tinggi serta umur siklus yang panjang.
  
  
• Stabilitas Termal yang Baik:
  Baterai litium-ion memiliki stabilitas termal yang lebih baik dibandingkan dengan jenis baterai lainnya.

Karakteristik Utama dan Keunggulan Baterai Litium-ion

Dalam perbandingan dengan tipe baterai lainnya seperti nikel-kadmium (NiCd) atau nikel-metal hidrida (NiMH), baterai litium-ion menawarkan keunggulan yang signifikan:

• Baterai litium-ion memiliki kapasitas energi yang lebih tinggi.
• Baterai litium-ion memiliki berat yang lebih ringan.
• Baterai litium-ion memiliki ukuran yang lebih kecil.
• Baterai litium-ion tidak mengalami efek memori.
• Baterai litium-ion memiliki kehilangan daya yang lebih rendah saat tidak digunakan.

Jenis-Jenis Baterai Litium-ion dan Karakteristiknya

Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi berbagai jenis baterai litium-ion yang ada dan karakteristik masing-masing jenisnya:

• Baterai Lithium-ion dengan kandungan Kobalt (Li-cobalt / LiCoO₂):
  Digunakan dalam laptop, smartphone, kamera digital. Memiliki tingkat energi yang tinggi namun rentan terhadap kebakaran atau ledakan jika terjadi overcharging atau overdischarging.
  
  
• Baterai Lithium-ion dengan kandungan Mangan Okside (LMO / [LiMn₂O₄, Li₂MnO₃]):
  Digunakan dalam alat-alat listrik, kendaraan listrik. Memiliki kestabilan termal yang baik dan umur siklus yang panjang namun memiliki kapasitas energi yang lebih rendah dibandingkan dengan Li-cobalt.
  
  
• Baterai Lithium-ion dengan kandungan Nikel-Mangan-Kobalt (NMC / LiNiMnCoO₂):
  Digunakan dalam mobil listrik, sepeda listrik. Memiliki kombinasi kestabilan termal, kapasitas energi, dan umur siklus yang baik.
  
  
• Baterai Lithium-ion dengan kandungan Lithium Ferro Fosfat (LFP / LiFePO₄):
  Digunakan dalam mobil listrik, sistem penyimpanan energi. Memiliki kestabilan termal yang baik, umur siklus yang panjang, dan keamanan yang tinggi namun memiliki kapasitas energi yang lebih rendah dibandingkan dengan Li-cobalt.
  
  
• Baterai Lithium-ion dengan kandungan Nikel Kobalt Aluminum Oxide (NCA / LiNiCoAlO₂):
  Baterai litium nikel kobalt aluminium oksida (NCA) ini mirip dengan NMC karena ia menawarkan kapasitas energi yang tinggi, daya spesifik yang cukup baik, dan masa pakai yang lama. Keamanan dan biaya tidak terlalu bagus.
  
  
• Baterai Lithium-ion dengan kandungan Titanate (LTO / [Li2TiO3, Li4Ti₅O₁₂]):
  LTO lebih unggul dibandingkan litium-ion kobalt konvensional dengan anoda grafit karena tidak memiliki karakteristik tegangan, tidak membentuk film SEI, dan tidak melapisi litium selama pengisian cepat dan dingin. Stabilitas termal pada suhu tinggi juga lebih baik dibandingkan sistem lithium-ion lainnya. Namun harga baterainya mahal.

Baca juga: Beasiswa S1-S2 Brunei Darussalam untuk Studi Islam dan Bahasa Arab

Catatan: Penelitian untuk pengembangan baterai litium-ion meliputi perpanjangan masa pakai, peningkatan kerapatan energi, peningkatan keamanan, pengurangan biaya, dan peningkatan kecepatan pengisian.

Jenis Battery Litium-ion yang Tersedia di Pasaran

Lithium Cobalt Oxide (LCO)

Baterai Li-Cobalt (LCO) merupakan salah satu jenis baterai litium-ion yang dikenal dengan karakteristiknya yang khas. Beberapa hal yang perlu diperhatikan terkait dengan baterai ini antara lain:

LCO menggunakan oksida kobalt sebagai katoda. Oksida kobalt ini memiliki keunggulan dalam hal kapasitas energi yang tinggi, sehingga baterai ini mampu menyimpan energi dalam jumlah besar. Namun demikian, baterai ini juga memiliki kelemahan tertentu terkait dengan stabilitas termal dan risiko keamanan.

Kelebihan:

• Kapasitas penyimpanan tinggi: Mampu menyimpan energi dalam jumlah yang besar.
• Performa tinggi: Cocok untuk aplikasi di mana energi yang disimpan per unit massa menjadi faktor kunci.

Kelemahan:

• Stabilitas termal: Rentan terhadap overcharging dan overdischarging.
• Umur siklus: Umur pakai relatif lebih pendek dibandingkan dengan beberapa jenis baterai litium-ion lainnya.

Dengan karakteristik tersebut, baterai LCO umumnya digunakan di berbagai perangkat elektronik portabel seperti smartphone, laptop, dan perangkat konsumen lainnya yang membutuhkan daya tahan tinggi dalam ukuran ringkas. Meskipun memiliki kelemahan tertentu, penggunaan baterai ini tetap relevan dalam konteks aplikasi yang membutuhkan kapasitas energi yang tinggi.

Kapasitas energinya sangat besar, namun daya spesifiknya terbatas. Ia berfungsi sebagai baterai listrik, dan meskipun kobalt mahal, saat ini kobalt memiliki pangsa pasar yang stabil.

Lithium Manganese Oxide (LMO)

Baterai ini menggunakan oksida mangan sebagai katoda, yang memberikannya keunggulan dalam hal stabilitas termal dan umur siklus. Oksida mangan juga cenderung lebih aman daripada kobalt dalam hal risiko keamanan.

Kelebihan:

• Tingkat keamanan yang tinggi karena kurangnya penggunaan material kobalt yang mahal dan berpotensi tidak stabil.
• Harga relatif lebih terjangkau dibandingkan dengan baterai yang menggunakan kobalt oxide.

Kelemahan:

• Kapasitas penyimpanan energi yang sedikit lebih rendah dibandingkan dengan Baterai Li-Kobalt.
• Umur pakai yang sedikit lebih pendek dibandingkan dengan beberapa jenis baterai litium-ion lainnya.

Berdasarkan karakteristiknya, baterai Li-Manganese sering digunakan dalam kendaraan listrik dimana stabilitas termal dan umur siklus merupakan faktor penting dalam penggunaan sehari-hari. Meskipun memiliki kapasitas energi yang lebih rendah, keamanan dan umur pakainya membuatnya menjadi pilihan yang tepat untuk aplikasi tertentu.

Baterai LMO memiliki performa tinggi namun berkapasitas rendah. Lebih aman dari litium kobalt. Ini sering dicampur dengan NMC untuk meningkatkan kinerja.

Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Baterai Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC) adalah salah satu jenis baterai litium-ion yang umum digunakan di berbagai aplikasi. Baterai ini memiliki karakteristik khusus yang membuatnya menjadi pilihan yang populer untuk penggunaan dalam berbagai perangkat dan sistem.

Berikut ini adalah beberapa karakteristik utama dari baterai Lithium NMC:

• Kepadatan energi yang tinggi:
  Baterai NMC memiliki kepadatan energi yang tinggi, yang berarti mereka dapat menyimpan energi dalam jumlah besar dalam ukuran fisik yang relatif kecil. Hal ini membuat mereka sangat cocok untuk digunakan dalam perangkat elektronik portabel seperti smartphone dan laptop, di mana ukuran dan berat baterai merupakan faktor penting.
  
  
• Kestabilan termal:
  Baterai NMC memiliki stabilitas termal yang baik, yang berarti mereka lebih mampu menahan suhu yang tinggi tanpa mengalami kerusakan atau bahaya kebakaran. Hal ini menjadikan baterai ini lebih aman dan andal dalam penggunaannya.
  
  
• Umur siklus panjang:
  Baterai NMC memiliki umur siklus panjang, artinya mereka dapat diisi ulang dan diperbarui sejumlah besar kali tanpa mengalami degradasi signifikan dalam kinerja mereka. Hal ini membuat baterai ini ideal untuk digunakan dalam sistem penyimpanan energi jangka panjang, seperti kendaraan listrik atau sistem penyaluran listrik.

Kelebihan:

• Tinggi spesifik energi dan kepadatan energi.
• Stabilitas termal yang baik.
• Umur siklus panjang.

Kelemahan:

• Biaya produksi yang relatif tinggi.
• Risiko keamanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan beberapa jenis baterai litium-ion lainnya.

Meskipun demikian, baterai ini tetap menjadi pilihan yang populer karena kombinasi unik dari karakteristiknya. Dalam perkembangan terkini, penelitian terus dilakukan untuk meningkatkan performa dan keamanan baterai ini, serta mengurangi biaya produksinya.

Baterai NMC digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk kendaraan listrik, penyimpanan energi dari panel surya dan turbin angin, serta perangkat elektronik portabel. Keberlanjutan dan pengembangan teknologi ini sangat penting untuk mencapai masa depan yang lebih ramah lingkungan dan hemat energi.

Baterai NMC menawarkan kapasitas tinggi dan kinerja tinggi serta dilengkapi sistem canggih dengan bahan kimia katoda terkemuka. Ini juga dapat digunakan sebagai baterai hybrid. Namun, pangsa pasar saat ini meningkat dan biaya per kWh sekitar $420.

Lithium Iron Phosphate(LFP)

Baterai Lithium Iron Phosphate (LFP) adalah salah satu jenis baterai litium-ion yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Baterai ini memiliki karakteristik khusus yang membuatnya populer di dunia teknologi.

Berikut ini adalah beberapa karakteristik utama dari baterai LFP:

• Keamanan:
  Keunggulan utama dari baterai LFP adalah keamanannya yang tinggi. Baterai ini stabil secara termal dan tahan terhadap kondisi overcharge dan overdischarge, sehingga lebih aman digunakan.
  
  
• Umur Siklus:
  Baterai ini memiliki umur siklus yang panjang, artinya baterai ini dapat bertahan lama dengan banyak pengisian dan pengosongan. Cocok untuk aplikasi yang membutuhkan daya tahan tinggi, seperti kendaraan listrik.
  
  
• Kinerja Baik pada Suhu Ekstrem:
  Baterai LFP dapat bekerja dengan baik pada suhu ekstrem, baik rendah maupun tinggi. Cocok digunakan di lingkungan dengan suhu tidak stabil.

Kelebihan:

• Keamanan tinggi.
• Umur siklus panjang.
• Kinerja baik pada suhu ekstrem.
• Tidak rentan terhadap permasalahan thermal runaway.
• Lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan jenis baterai litium-ion lainnya.

Kelemahan:

• Kepadatan energi lebih rendah dibandingkan dengan beberapa jenis baterai litium-ion lainnya.
• Biaya produksi lebih tinggi.

Meskipun memiliki kelebihan dan kelemahan tertentu, Baterai Lithium Iron Phosphate (LFP) tetap menjadi pilihan populer untuk berbagai aplikasi, terutama di sektor kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi. Keamanannya yang tinggi, umur siklus yang panjang, dan kinerjanya yang baik pada suhu ekstrem membuatnya unggul dalam hal daya tahan dan keandalan.

LFP memiliki kurva output sangat datar, namun memiliki kapasitas rendah dan merupakan salah satu Li-ion yang paling aman. Digunakan di pasar tertentu, terutama penyimpanan energi, pertumbuhannya lambat. Biayanya sekitar $580 per kWh.

Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA)

Baterai litium nikel kobalt aluminium oksida (NCA) telah digunakan untuk aplikasi spesifik sejak tahun 1999. Baterai NCA memiliki konsentrasi nikel yang lebih tinggi dibandingkan dengan baterai NMC, yaitu sekitar 73%. Hal ini membuat baterai NCA memiliki kapasitas energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan baterai NMC.

Kelebihan:

• Kapasitas energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan baterai NMC.
• Daya tahan tinggi.
• Pengisian cepat.

Kelemahan:

• Biaya yang lebih tinggi.
• Bahan baku yang mahal, seperti nikel dan kobalt.
• Siklus hidup yang lebih pendek dibandingkan dengan baterai LFP

NCA memiliki kemiripan dengan litium kobalt. Berfungsi sebagai sel energi. Terutama digunakan oleh Panasonic dan Tesla. Ini memiliki potensi pertumbuhan di masa depan. Biayanya sekitar $350 per kWh

Lithium Titanate (LTO)

Baterai dengan anoda litium titanat sudah dikenal sejak tahun 1980-an. Litium titanat menggantikan grafit pada anoda baterai litium-ion biasa, dan materialnya membentuk struktur spinel. Katodanya dapat berupa litium mangan oksida atau NMC. LTO memiliki voltase sel nominal 2,40V, memungkinkan pengisian daya cepat, dan menyediakan arus pelepasan tinggi 10°C atau 10 kali lipat kapasitas terukur. Jumlah siklus harus lebih tinggi dari lithium ion biasa. Baterai ini aman dan memiliki sifat pelepasan suhu rendah yang sangat baik, mencapai kapasitas 80% pada -30°C (-22°F).

Kelebihan:

• Tidak ada pembentukan film SEI
• Stabilitas termal pada suhu tinggi juga lebih baik dibandingkan sistem lithium-ion lainnya (lebih dingin).
• Pengisian cepat.

Kelemahan:

• Biaya yang lebih tinggi.
• Kapasitas baterai rendah hanya hanya 65 Wh/kg

LTO memiliki umur yang panjang, pengisian cepat, dan rentang suhu yang luas, namun memiliki kapasitas energi yang rendah dan mahal. Salah satu baterai lithium ion teraman. Ia juga memiliki kemampuan pengisian daya super cepat. Aplikasi khusus memiliki batasan biaya yang lebih tinggi, dengan biaya sekitar $1.005 per kWh

Penutup

Terdapat trade-off antara kapasitas energi, jangkauan, siklus hidup, dan biaya dari setiap jenis baterai. Baterai LFP menawarkan siklus hidup yang panjang dan keamanan yang tinggi, namun memiliki kapasitas energi yang lebih rendah. Baterai NMC menawarkan kapasitas energi yang lebih tinggi, namun memiliki biaya yang lebih tinggi dan siklus hidup yang lebih pendek. Baterai NCA memiliki kapasitas energi yang tinggi dan performa yang baik, namun juga memiliki biaya yang tinggi dan siklus hidup yang lebih pendek.

Dalam memilih jenis baterai, penting untuk mempertimbangkan kebutuhan dan preferensi pengguna serta perkembangan teknologi terkini. Dengan pemilihan yang tepat, kendaraan listrik dapat memberikan kinerja yang optimal dan berkontribusi dalam peralihan menuju mobilitas yang lebih ramah lingkungan.

Reference: https://batteryuniversity.com/article/bu-205-types-of-lithium-ion