Apa itu Baterai Lithium Ion?

1. Apa itu Baterai Lithium Ion?

Baterai adalah sumber tenaga listrik yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal untuk memberi daya pada perangkat listrik. Baterai lithium-ion atau Li-ion adalah jenis baterai isi ulang yang menggunakan reduksi ion litium yang dapat dibalik untuk menyimpan energi dan terkenal dengan tingginya kepadatan energi.

2. Struktur Baterai Lithium Ion

Umumnya sebagian besar Baterai Li-ion komersial menggunakan senyawa interkalasi sebagai bahan aktif. Mereka biasanya terdiri dari beberapa lapisan bahan yang disusun dalam urutan tertentu untuk memudahkan proses elektrokimia itu memungkinkan baterai menyimpan dan melepaskan energi - anoda, katoda, elektrolit, pemisah dan pengumpul arus.

Apa itu anoda?

Sebagai salah satu komponen baterai, anoda berperan penting dalam kapasitas, kinerja, dan daya tahan baterai. Saat mengisi daya, anoda grafit menyala bertanggung jawab untuk menerima dan menyimpan ion litium. Ketika baterainya habis, ion litium berpindah dari anoda ke katoda sehingga an arus listrik tercipta. Umumnya anoda yang paling umum digunakan secara komersial adalah grafit, yang dalam keadaan LiC6 yang sepenuhnya lithiasi berkorelasi hingga maksimal kapasitas 1339 C/g (372 mAh/g). Namun seiring berkembangnya teknologi, baru bahan seperti silikon telah diteliti untuk meningkatkan kepadatan energi untuk baterai litium-ion.

Apa itu katoda?

Katoda berfungsi menerima dan melepaskan ion litium bermuatan positif selama siklus saat ini. Biasanya terdiri dari struktur berlapis oksida berlapis (seperti litium kobalt oksida), polianion (seperti litium besi fosfat) atau spinel (seperti litium mangan oksida) yang dilapisi pada pengumpul muatan (biasanya terbuat dari aluminium).

Apa itu elektrolit?

Sebagai garam litium dalam pelarut organik, elektrolit berfungsi sebagai media agar ion litium berpindah antara anoda dan katoda selama pengisian dan pemakaian.

Apa itu pemisah?

Sebagai membran tipis atau lapisan bahan non-konduktif, separator berfungsi untuk itu mencegah anoda (elektroda negatif) dan katoda (elektroda positif). korslet, karena lapisan ini permeabel terhadap ion litium tetapi tidak terhadap elektron. Dia juga dapat memastikan aliran ion yang stabil di antara elektroda selama pengisian dan pemakaian. Oleh karena itu, baterai dapat mempertahankan tegangan yang stabil dan berkurang risiko panas berlebih, pembakaran, atau ledakan.

Apa itu kolektor saat ini?

Kolektor arus dirancang untuk mengumpulkan arus yang dihasilkan oleh elektroda baterai dan mengangkutnya ke sirkuit eksternal, yaitu penting untuk memastikan kinerja optimal dan umur panjang baterai. Dan biasanya biasanya terbuat dari lembaran tipis aluminium atau tembaga.

3. Sejarah Perkembangan Baterai Lithium Ion

Penelitian tentang baterai Li-ion yang dapat diisi ulang dimulai pada tahun 1960-an, salah satunya contoh paling awal adalah baterai CuF2/Li yang dikembangkan oleh NASA pada tahun 1965. Dan krisis minyak melanda dunia pada tahun 1970an, para peneliti mengalihkan perhatian mereka ke alternatif sumber energi, sehingga terobosan yang dihasilkan adalah bentuk paling awal Baterai Li-ion modern dibuat karena bobotnya yang ringan dan energi yang tinggi kepadatan baterai lithium ion. Pada saat yang sama, Stanley Whittingham dari Exxon menemukan bahwa ion litium dapat dimasukkan ke dalam bahan seperti TiS2 hingga membuat baterai yang dapat diisi ulang 

Jadi dia mencoba mengkomersialkan baterai ini tetapi gagal karena tingginya biaya dan adanya logam litium di dalam sel. Pada tahun 1980 material baru ditemukan menawarkan tegangan yang lebih tinggi dan lebih banyak lagi stabil di udara, yang nantinya akan digunakan dalam baterai Li-ion komersial pertama, meskipun hal tersebut tidak dengan sendirinya menyelesaikan masalah yang terus-menerus terjadi sifat mudah terbakar.Pada tahun yang sama, Rachid Yazami menemukan grafit litium elektroda (anoda). Dan kemudian pada tahun 1991, lithium-ion pertama yang dapat diisi ulang di dunia baterai mulai memasuki pasar 

Pada tahun 2000-an, permintaan lithium-ion baterai meningkat seiring dengan populernya perangkat elektronik portabel, yaitu penggerak baterai lithium ion menjadi lebih aman dan tahan lama. Kendaraan listrik adalah diperkenalkan pada tahun 2010-an, yang menciptakan pasar baru untuk baterai lithium-ion. Itu pengembangan proses dan bahan manufaktur baru, seperti anoda silikon dan elektrolit padat, terus meningkatkan kinerja dan keamanan baterai litium-ion. Saat ini, baterai lithium-ion telah menjadi hal yang penting kehidupan kita sehari-hari, jadi penelitian dan pengembangan bahan baru dan teknologi berkelanjutan untuk meningkatkan kinerja, efisiensi, dan keamanan baterai ini.

4.Jenis Baterai Lithium Ion

Baterai lithium-ion tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran, dan tidak semuanya mereka dibuat setara. Biasanya ada lima jenis baterai lithium-ion.

l Litium Kobalt Oksida

Baterai litium kobalt oksida dibuat dari litium karbonat dan kobalt dan juga dikenal sebagai baterai litium kobaltat atau litium-ion kobalt. Mereka memiliki katoda oksida kobalt dan anoda karbon grafit, dan ion litium bermigrasi dari anoda ke katoda selama pelepasan, dengan aliran terbalik saat baterai terisi. Sedangkan untuk penerapannya digunakan secara portable perangkat elektronik, kendaraan listrik, dan sistem penyimpanan energi terbarukan karena energi spesifiknya yang tinggi, laju self-discharge yang rendah, dan pengoperasian yang tinggi tegangan dan rentang suhu yang luas. Namun perhatikan masalah keamanan terkait dengan potensi pelarian termal dan ketidakstabilan yang tinggi suhu.

l Litium Mangan Oksida

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) merupakan bahan katoda yang umum digunakan dalam baterai lithium-ion. Teknologi untuk baterai semacam ini pada awalnya ditemukan pada tahun 1980an, dengan publikasi pertama di Materials Research Buletin tahun 1983. Salah satu kelebihan LiMn2O4 adalah mempunyai thermal yang baik stabilitas, yang berarti kecil kemungkinannya mengalami pelarian termal, yang mana juga lebih aman dibandingkan jenis baterai lithium-ion lainnya. Selain itu, mangan juga berlimpah dan tersedia secara luas, yang menjadikannya pilihan yang lebih berkelanjutan dibandingkan untuk bahan katoda yang mengandung sumber daya terbatas seperti kobalt. Sebagai akibat, mereka sering ditemukan di peralatan dan perangkat medis, perkakas listrik, listrik sepeda motor, dan aplikasi lainnya. Meskipun mempunyai kelebihan, LiMn2O4 lebih miskin stabilitas siklus dibandingkan dengan LiCoO2, yang berarti mungkin memerlukan lebih banyak sering diganti, sehingga mungkin tidak cocok untuk penyimpanan energi jangka panjang sistem.

l Litium Besi Fosfat (LFP)

Fosfat sering digunakan sebagai katoda dalam baterai litium besi fosfat dikenal sebagai baterai li-fosfat. Resistansinya yang rendah telah meningkatkan panasnya stabilitas dan keamanan. Mereka juga terkenal dengan daya tahan dan siklus hidup yang panjang, yang menjadikannya pilihan paling hemat biaya dibandingkan jenis litium-ion lainnya baterai. Oleh karena itu, baterai ini sering digunakan pada sepeda listrik dan aplikasi lain yang memerlukan siklus hidup yang panjang dan tingkat keamanan yang tinggi. Namun kekurangannya membuat sulit untuk berkembang pesat. Pertama, dibandingkan dengan jenis baterai lithium-ion lainnya, harganya lebih mahal karena jarang digunakan dan bahan baku yang mahal. Selain itu, baterai litium besi fosfat memiliki a tegangan pengoperasian lebih rendah, yang berarti mungkin tidak cocok untuk beberapa orang aplikasi yang membutuhkan tegangan lebih tinggi. Waktu pengisian dayanya yang lebih lama menjadikannya a kelemahan dalam aplikasi yang memerlukan pengisian ulang cepat.

l Lithium Nikel Mangan Kobalt Oksida (NMC)

Baterai Lithium Nikel mangan Cobalt Oxide, sering dikenal sebagai NMC baterai, dibuat dari berbagai bahan yang bersifat universal baterai litium-ion. Katoda yang terbuat dari campuran nikel, mangan, dan kobalt disertakan. Kepadatan energinya yang tinggi, performa bersepeda yang baik, dan a umur panjang menjadikannya pilihan pertama dalam kendaraan listrik, penyimpanan jaringan sistem, dan aplikasi berkinerja tinggi lainnya, yang berkontribusi lebih jauh dengan semakin populernya kendaraan listrik dan sistem energi terbarukan. Ke meningkatkan kapasitas, elektrolit dan aditif baru digunakan untuk mengaktifkannya mengisi daya hingga 4,4V/sel dan lebih tinggi 

Sejak itu ada kecenderungan terhadap Li-ion campuran NMC sistem ini hemat biaya dan memberikan kinerja yang baik. Nikel, mangan, dan kobalt merupakan tiga bahan aktif yang dapat dengan mudah dikombinasikan sesuai kebutuhan berbagai aplikasi sistem penyimpanan otomotif dan energi (EES) yang membutuhkan sering bersepeda. Dari situ kita bisa melihat keluarga NMC menjadi lebih banyak beragam Namun, efek samping dari pelarian termal, bahaya kebakaran dan lingkungan kekhawatiran dapat menghambat perkembangan lebih lanjut.

l Litium Titanat

Lithium titanate, sering juga disebut dengan li-titanate, merupakan salah satu jenis baterai yang memiliki semakin banyak kegunaannya. Karena nanoteknologinya yang unggul, ia mampu melakukannya mengisi dan mengosongkan dengan cepat sambil mempertahankan tegangan stabil, yang membuatnya sangat cocok untuk aplikasi berdaya tinggi seperti kendaraan listrik, komersial dan sistem penyimpanan energi industri, dan penyimpanan di tingkat jaringan 

Bersama dengan itu keamanan dan keandalan, baterai ini dapat digunakan untuk militer dan ruang angkasa aplikasi, serta menyimpan energi angin dan matahari dan membangun secara cerdas grid. Lebih lanjut, menurut Battery Space, baterai ini bisa jadi digunakan dalam cadangan sistem-kritis sistem tenaga. Namun demikian, litium titanat baterai cenderung lebih mahal daripada baterai lithium-ion tradisional dengan proses fabrikasi rumit yang diperlukan untuk memproduksinya.

5. Tren Perkembangan Baterai Lithium Ion

Pertumbuhan global instalasi energi terbarukan telah meningkat produksi energi yang terputus-putus, sehingga menciptakan jaringan listrik yang tidak seimbang. Hal ini menyebabkan a permintaan baterai.sementara fokus pada emisi karbon nol dan perlu bergerak beralih dari bahan bakar fosil, yaitu batu bara, agar produksi listrik lebih cepat pemerintah untuk memberi insentif pada instalasi tenaga surya dan angin. Ini instalasi cocok untuk sistem penyimpanan baterai yang menyimpan kelebihan daya dihasilkan 

Oleh karena itu, pemerintah memberikan insentif untuk memberikan insentif pada baterai Li-ion instalasi juga mendorong pengembangan baterai lithium ion. Misalnya, ukuran pasar Baterai Lithium-Ion NMC global diproyeksikan tumbuh dari US$ juta pada tahun 2022 menjadi US$ juta pada tahun 2029; diharapkan tumbuh pada CAGR sebesar % dari tahun 2023 hingga 2029. Dan semakin meningkatnya kebutuhan akan aplikasi yang menuntut berat beban diproyeksikan membuat baterai lithium ion 3000-10000 menjadi yang tercepat segmen yang berkembang selama periode perkiraan (2022-2030).

6. Analisis investasi Baterai Lithium Ion

Industri pasar baterai lithium ion diproyeksikan tumbuh dari USD 51,16 miliar pada tahun 2022 menjadi USD 118,15 miliar pada tahun 2030, menunjukkan kenaikan tahunan gabungan tingkat pertumbuhan sebesar 4,72% selama periode perkiraan (2022-2030), yang bergantung pada beberapa faktor.

l Analisis Pengguna Akhir

Instalasi sektor utilitas merupakan pendorong utama penyimpanan energi baterai sistem (BESS). Segmen ini diperkirakan akan tumbuh dari $2,25 miliar pada tahun 2021 menjadi $5,99 miliar pada tahun 2030 dengan CAGR 11,5%. Baterai Li-ion menunjukkan 34,4% lebih tinggi CAGR karena basis pertumbuhannya yang rendah. Penyimpanan energi perumahan dan komersial segmennya adalah area lain dengan potensi pasar besar sebesar $5,51 miliar pada tahun 2030, dari $1,68 miliar pada tahun 2021. Sektor industri terus bergerak maju nol emisi karbon, dan perusahaan-perusahaan membuat janji net-zero pada dua tahun berikutnya dekade. Perusahaan telekomunikasi dan pusat data berada di garis depan dalam pengurangan ini emisi karbon dengan peningkatan fokus pada sumber energi energi terbarukan. Semua yang akan mendorong perkembangan pesat baterai lithium ion sebagai perusahaan menemukan cara untuk memastikan pencadangan dan penyeimbangan jaringan yang andal.

l Analisis Jenis Produk

Karena mahalnya harga kobalt, baterai bebas kobalt menjadi salah satu pilihannya tren perkembangan baterai lithium-ion. LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) tegangan tinggi dengan kepadatan energi teoretis yang tinggi adalah salah satu Co-free yang paling menjanjikan bahan katoda lebih jauh. Lebih lanjut, hasil percobaan membuktikan hal itu kinerja siklus dan tingkat C baterai LNMO ditingkatkan dengan menggunakan elektrolit semi padat. Hal ini dapat diusulkan bahwa COF anionik mampu melakukannya menyerap kuat Mn3+/Mn2+ dan Ni2+ melalui interaksi Coulomb, menahan migrasi destruktif mereka ke anoda. Oleh karena itu, pekerjaan ini akan terjadi bermanfaat untuk komersialisasi bahan katoda LNMO.

l Analisis Wilayah

Asia-Pasifik akan menjadi pasar baterai lithium-ion stasioner terbesar pada tahun ini 2030, didorong oleh sektor utilitas dan industri. Ini akan menyusul Amerika Utara dan Eropa dengan pasar sebesar $7,07 miliar pada tahun 2030, tumbuh dari $1,24 miliar pada tahun 2030 2021 dengan CAGR sebesar 21,3%. Amerika Utara dan Eropa akan menjadi negara terbesar berikutnya pasar karena tujuan mereka untuk melakukan dekarbonisasi perekonomian dan jaringan listrik pada masa depan dua dekade. LATAM akan mengalami tingkat pertumbuhan tertinggi pada CAGR sebesar 21,4% karena karena ukurannya lebih kecil dan alasnya rendah.

7. Hal yang Perlu Dipertimbangkan untuk Baterai Lithium Ion Berkualitas Tinggi

Saat membeli inverter surya optik, yang harus diperhatikan bukan hanya harga dan kualitasnya dipertimbangkan, faktor-faktor lain juga harus diingat.

l Kepadatan Energi

Kepadatan energi adalah jumlah energi yang tersimpan per satuan volume. Lebih tinggi kepadatan energi dengan bobot lebih sedikit dan ukuran lebih luas di antara pengisian daya siklus.

l Keamanan

Keamanan adalah aspek penting lainnya dari baterai lithium-ion sejak ledakan dan kebakaran yang mungkin terjadi saat pengisian atau pengosongan, sehingga perlu dilakukan pilih baterai dengan mekanisme keamanan yang ditingkatkan, seperti sensor suhu dan zat penghambat.

aku mengetik

Salah satu tren terbaru dalam industri baterai lithium-ion adalah pengembangan baterai solid-state, yang menawarkan berbagai manfaat seperti kepadatan energi yang lebih tinggi dan siklus hidup yang lebih panjang. Misalnya saja penggunaan baterai solid-state pada mobil listrik akan meningkatkan jangkauannya secara signifikan kemampuan dan keamanan.

l Tingkat pengisian

Kecepatan pengisian daya bergantung pada seberapa cepat baterai terisi dengan aman. Terkadang baterai memerlukan waktu lama untuk diisi sebelum dapat digunakan.

l Umur

Tidak ada baterai yang bertahan seumur hidup tetapi memiliki tanggal kedaluwarsa. Periksa kadaluwarsanya tanggal sebelum melakukan pembelian. Baterai lithium ion memiliki daya tahan yang lebih lama hidup karena sifat kimianya tetapi setiap baterai berbeda satu sama lain tergantung pada jenis, spesifikasi dan cara pembuatannya. Baterai berkualitas tinggi akan melakukannya bertahan lebih lama karena bagian dalamnya terbuat dari bahan halus.