Baru pada awal tahun 1970-an baterai lithium non-isi ulang pertama kali tersedia secara komersial. Upaya untuk mengembangkan baterai lithium isi ulang dimulai pada tahun 1980-an, tetapi usaha tersebut gagal karena instabilitas dalam lithium logam yang digunakan sebagai bahan anoda.
Lithium adalah logam yang paling ringan, memiliki potensi elektrokimia tertinggi, dan memberikan energi spesifik terbesar per beratnya. Baterai isi ulang dengan lithium logam pada anoda (elektroda negatif) bisa memberikan kerapatan energi yang sangat tinggi, namun siklus penggunaan menghasilkan dendrit yang tidak diinginkan pada anoda yang dapat menembus pemisah dan menyebabkan hubung singkat listrik. Suhu sel akan naik dengan cepat dan mendekati titik lebur lithium, menyebabkan keruntuhan termal, juga dikenal sebagai “venting with flame.”
Baca juga LifePo4 Baterai Pack Untuk Electric Vehicle (Motor)
Instabilitas intrinsik lithium logam, terutama selama pengisian, menggeser penelitian ke solusi non-logam menggunakan ion lithium. Meskipun memiliki energi spesifik lebih rendah dibandingkan dengan lithium-logam, Li-ion aman, asalkan produsen sel dan pengemas baterai mengikuti langkah-langkah keamanan dalam menjaga tegangan dan arus pada tingkat yang aman. Pada tahun 1991, Sony memasarkan baterai Li-ion pertama, dan saat ini kimia ini telah menjadi yang paling menjanjikan dan paling cepat berkembang di pasar. Sementara itu, penelitian terus dilakukan untuk mengembangkan baterai lithium logam yang aman.
Pada tahun 1994, biaya produksi baterai Li-ion dalam sel silinder 18650* mencapai lebih dari $10 dengan kapasitas 1.100mAh. Pada tahun 2001, harganya turun menjadi $2 dan kapasitasnya naik menjadi 1.900mAh. Saat ini, sel 18650 yang berenergi tinggi memberikan kapasitas lebih dari 3.000mAh dan biayanya semakin turun. Penurunan biaya, peningkatan energi spesifik, dan ketiadaan bahan beracun membuka jalan untuk menjadikan Li-ion baterai yang dapat diterima secara universal untuk aplikasi portabel, pertama di industri konsumen dan sekarang semakin banyak digunakan juga dalam industri berat, termasuk motor listrik untuk kendaraan.
Pada tahun 2009, sekitar 38 persen dari semua pendapatan baterai adalah baterai Li-ion. Li-ion adalah baterai yang tidak memerlukan perawatan yang rumit, sebuah keunggulan yang tidak dapat diiklankan oleh banyak kimia lainnya. Baterai ini tidak memiliki memori dan tidak perlu di-‘latih’ untuk tetap dalam kondisi baik. Kemampuan penyimpanan mandiri lebih rendah dari setengah dibandingkan dengan sistem berbasis nikel. Ini membuat Li-ion sangat cocok untuk aplikasi penunjuk bahan bakar. Tegangan sel nominal 3,6V dapat langsung menggerakkan ponsel dan kamera digital, menawarkan penyederhanaan dan pengurangan biaya dibandingkan dengan desain multi-sel. Kekurangannya adalah harganya yang tinggi, tetapi ini telah menstabilkan, terutama di pasar konsumen.
Sumber gambar battery University
Saat sel baterai diisi dan dikosongkan, ion berpindah antara katoda (elektroda positif) dan anoda (elektroda negatif). Saat dikosongkan, anoda mengalami oksidasi, atau kehilangan elektron, dan katoda mengalami reduksi, atau penambahan elektron. Pengisian mengubah arah pergerakan tersebut.
Katoda telah menjadi karakteristik utama dalam baterai Li-ion. Material katoda umumnya adalah Lithium Kobalt Oksida (atau Lithium Kobaltat), Lithium Mangan Oksida (juga dikenal sebagai spinel atau Lithium Manganat), Lithium Besi Fosfat, serta Lithium Nikel Mangan Kobalt (atau NMC) dan Lithium Nikel Kobalt Aluminium Oksida (atau NCA).
Baca juga Tipe dan Jenis Cell Baterai
Baterai lithium-ion asli Sony menggunakan kokas sebagai anoda (produk batu bara), dan sejak tahun 1997 sebagian besar baterai Li-ion menggunakan grafit untuk mencapai kurva pengosongan yang lebih rata. Perkembangan juga terjadi pada anoda, dan beberapa aditif sedang diuji, termasuk paduan berbasis silikon. Silikon mencapai peningkatan energi spesifik sebesar 20 hingga 30 persen dengan biaya arus beban yang lebih rendah dan siklus hidup yang lebih pendek. Lithium-titanat berstruktur nano sebagai aditif anoda menunjukkan siklus hidup yang menjanjikan, kemampuan beban yang baik, kinerja suhu rendah yang sangat baik, dan keselamatan yang superior, tetapi energi spesifiknya rendah.
Baca juga Ketersediaan Bahan Lithium Untuk Baterai
Mencampur bahan katoda dan anoda memungkinkan produsen untuk memperkuat kualitas intrinsik.
Namun, peningkatan di satu area dapat mengorbankan sesuatu yang lain.
Pembuat baterai, misalnya, dapat mengoptimalkan energi spesifik (kapasitas) untuk waktu penggunaan yang lebih lama, meningkatkan daya spesifik untuk beban arus yang lebih baik, memperpanjang umur layanan untuk umur yang lebih baik, dan meningkatkan keselamatan untuk paparan lingkungan yang keras, tetapi, kekurangan pada kapasitas yang lebih tinggi adalah beban yang berkurang; optimasi untuk penanganan arus tinggi mengurangi energi spesifik, dan membuatnya menjadi sel yang kokoh untuk umur panjang dan keselamatan yang lebih baik meningkatkan ukuran baterai dan menambah biaya karena pemisah yang lebih tebal.
Artikel ini telah direview oleh tim Teknis Matador Lectro.asia dengan pengalaman sudah mengerjakan baterai packing dengan BMS (Battery Management System) untuk berbagai merk motor listrik seperti Gelis, Viar, Tomara, Selis dan Motoriz.