Pengantar

Ada beberapa tipe baterai ion lithium, di antaranya LCO (Lithium Cobalt), LMO (Lithium Manganese Oxide), NMC (Lithium Nickel Manganese Cobals Oxide), LFP (Lithium Iron Phosphate), NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide) dan LTO (Lithium Titanate Oxide)

Baterai Ion-Lithium-ion dinamai berdasarkan nama kimia dari bahan aktifnya. Kata-kata itu (nama kimia) ditulis secara penuh atau disingkat dengan simbol kimianya. Nama lengkap berupa rangkaian huruf dan angka yang dirangkai tersebut cukup sulit untuk diingat dan bahkan lebih sulit untuk diucapkan. Jadi biasanya baterai ini mudahnya dikenali dalam bentuk singkatannya

Sebagai contoh, lithium cobalt oxide, salah satu ion Li yang paling umum, memiliki simbol kimia LiCoO2 dan singkatan LCO. Untuk alasan kesederhanaan, bentuk pendek Li-cobalt juga dapat digunakan untuk baterai ini. Kobalt adalah bahan aktif utama yang memberikan karakter baterai ini. Kimia Li-ion lainnya diberi nama bentuk pendek yang serupa. Tulisan ini mencantumkan enam yang paling umum dari berbagai Li-ion yang ada. Semua tulisan ini adalah perkiraan rata-rata pada saat penulisan (tahun 2020).

Lithium Cobalt Oxide(LiCoO₂) — LCO

Baterai ini tersusun dari katoda kobalt oksida dan anoda karbon grafit. Katoda memiliki struktur berlapis dan selama pelepasan, ion lithium bergerak dari anoda ke katoda. Aliran dibalik pada waktu pengisian.

Kelemahan dari Li-cobalt adalah rentang hidup yang relatif singkat, stabilitas termal yang rendah dan kemampuan beban yang terbatas (daya spesifik). Gambar 1 menggambarkan struktur.

Keuntungan baterai LCO adalah kerapatan energi yang tinggi. Kerapatan energi maksudnya adalah jumlah energi (dalam Wh atau joule) per massa (dalam kilogram). Baterai LCO ini menjadi pilihan populer untuk ponsel, laptop, dan kamera digital, karena mendapatkan energi yang banyak (artinya waktu pakai lama) untuk berat yang sama.

Berikut ini struktur fisik baterai Ion Lithium (LCO):

Katoda memiliki struktur berlapis-lapis. Pada waktu pengosongan, ion lithium bergerak dari anoda ke katoda. Pada waktu pengisian, arah aliran adalah dari katoda ke anoda.

Kelemahan dari Li-cobalt adalah rentang hidup yang relatif singkat, stabilitas termal yang rendah dan kemampuan arus beban yang terbatas.

Baterai LCO memiliki anoda grafit membuat siklus pemakaian (life cycle) terbatas. Penyebab keterbatasan ini adalah:

• Perubahan Solid Electrolyte Interface (SEI) pada permukaan elektroda
• penebalan pada anoda
• pembentukan lapisan lithium pada pengisian cepat (fast charging) dan pengisian pada temperatur rendah.

Batera Lithium Ion jenis baru memasukkan nikel, mangan dan / atau aluminium untuk meningkatkan umur panjang, kemampuan pembebanan, dan mengurangi harga.

Li-cobalt tidak boleh diberi beban arus dan diisi dengan arus melebihi batas C-rating. Misalnya pada sebuah sel baterai 18650 dengan kapasitas 2400 mAh hanya dapat diisi dan dikosongkan pada arus 2400 mA. Pengisian cepat atau memberi beban beban lebih tinggi dari 2400 mA menyebabkan panas berlebih pada baterai  dan stress mekanik yang tidak semestinya.

Untuk pengisian cepat optimal, pabrikan merekomendasikan C-rating 0,8C atau sekitar 2.000mA. 

Baterai perlu dilengkapi dengan rangkaian perlindungan (battery protection circuit). Tugas rangkaian ini adalah membatasi arus pengisian dan pemakaian pada tingkat yang aman sekitar 1C. Jadi untuk baterai dengan kapasitas 2400 mAh, arus pengisian dan pemakaian dibatasi pada 2400 mA. Pemakaian dan pengisian lebih dari arus tersebut akan dibatasi oleh rangkaian perlindungan.

GrafikKarakteristik baterai Lithium Kobalt (LCO) beriut ini merangkum kinerja Li-kobalt dalam hal energi atau kapasitas spesifik yang terkait dengan runtime; kekuatan spesifik atau kemampuan untuk memberikan arus tinggi; keamanan; kinerja pada suhu panas dan dingin; rentang hidup yang mencerminkan siklus hidup dan umur panjang; dan biaya. Karakteristik lain yang menarik tidak ditampilkan dalam jaring laba-laba adalah toksisitas, kemampuan pengisian cepat, self-discharge dan masa simpan.

 

Li-kobalt mulai kalah populer dibandingkan Li-mangan, tetapi terutama kalah dibandingkan dengan NMC dan NCA karena mahalnya harga kobalt dan peningkatan kinerja dengan memadukan dengan bahan katoda aktif lainnya. (Lihat deskripsi NMC dan NCA di bawah ini)

Ringkasan baterai Lithium Cobalt

Lithium Cobalt Oxide :	katoda LiCoO2 , anoda:grafit
Tegangan	3,6 volt, tipikal 3,0 sampai 4,2 volt per sel
Kerapatan energi	150 ~ 200 Wh / kg, sel khusus dapata mencapai 240 Wh/kg
Pengisian	0.7 ~ 1 C, pengisian sampai 4,2 volt ; 3 jam pengisian tipikal. Arus pengisian di atas 1C memperpendek umur baterai
Siklus pengisian (cycle life)	500 – 1000 , tergantung kedalaman pengosongan, beban, temperatur
Thermal runaway	150 derajat Celcius. Pengisian penuh mempermudah thermal runaway
Aplikasi	telepon genggam, tablet, laptop, kamera
Komentar	kerapatan energi tinggi. kerapatan daya rendah. Kobalt mahal. berfungsi sebagai sel energi. pasar sudah stabil

Lithium Manganese Oxide (LiMn₂O₄) — LMO

Baterai Lithium Manganese Oxide (LMO) menggunakan oksida mangan (Manangese Oxide) sebagai bahan katoda. Salah satu jenis LMO yang populer adalah dengan material LiMn₂O₄

Material dengan susunan AB₂X₄ ini dikenal juga dengan nama spinel. Bahan LiMn₂O₄ dikenal juga sebagai spinel Mangan atau spinel LiMn₂O_4.

Li-ion dengan spinel mangan pertama kali diterbitkan dalam Material Research Bulletin pada tahun 1983. Pada tahun 1996, Moli Energy mengkomersialkan sel Li-ion dengan lithium mangan oksida sebagai bahan katoda. Arsitektur membentuk struktur spinel tiga dimensi yang meningkatkan aliran ion pada elektroda, yang menghasilkan resistansi internal yang lebih rendah dan penanganan arus yang lebih baik. Keuntungan lebih lanjut dari spinel adalah stabilitas termal yang tinggi dan keamanan yang ditingkatkan, tetapi siklus dan masa pakai kalender terbatas.

Resistansi sel internal yang rendah memungkinkan pengisian cepat dan pemakaian arus tinggi. Dalam paket 18650, Li-mangan dapat dibuang pada arus 20-30A dengan penumpukan panas sedang. Dimungkinkan juga untuk menerapkan pulsa muat satu detik hingga 50A. Beban tinggi terus menerus pada saat ini akan menyebabkan penumpukan panas dan suhu sel tidak dapat melebihi 80 ° C (176 ° F). Li-mangan digunakan untuk alat-alat listrik, instrumen medis, serta kendaraan hibrida dan listrik.

Gambar ” Struktur baterai Lithium Manganese Oxide”  mengilustrasikan pembentukan kerangka kristal tiga dimensi pada katoda baterai Li-mangan. Struktur spinel ini, yang biasanya terdiri dari bentuk intan yang dihubungkan ke kisi, muncul setelah pembentukan awal.

Li-mangan memiliki kapasitas yang kira-kira sepertiga lebih rendah dari Li-kobalt. Fleksibilitas desain pada baterai ini memungkinkan para insinyur untuk memaksimalkan baterai baik untuk umur panjang yang optimal (rentang hidup), arus beban maksimum (daya spesifik) atau kapasitas tinggi (energi spesifik). Misalnya, versi umur panjang di sel 18650 memiliki kapasitas menengah hanya 1.100 mAh; versi kapasitas tinggi adalah 1.500mAh.

Gambar ” Karakteristik Baterai Lithium Manganese Oxide” menunjukkan jaring laba-laba dari baterai Li-mangan yang khas. Karakteristiknya tampak marginal tetapi desain yang lebih baru telah meningkat dalam hal daya, keselamatan, dan masa pakai tertentu. Baterai Li-mangan murni tidak lagi umum saat ini; mereka hanya dapat digunakan untuk aplikasi khusus.

Sebagian besar baterai Li-mangan digabungkan dengan lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC) untuk meningkatkan kerapatan energi dan memperpanjang masa pakai. Kombinasi ini menghasilkan yang terbaik di setiap sistem, dan LMO (NMC) dipilih untuk sebagian besar kendaraan listrik, seperti Nissan Leaf, Chevy Volt, dan BMW i3. Bagian baterai dengan tipe LMO, yang bisa mencapai sekitar 30 persen, memberikan dorongan arus tinggi pada akselerasi; bagian baterai dengan tipe NMC memberikan jarak mengemudi yang panjang.

Penelitian Li-ion sangat tertarik untuk menggabungkan Li-mangan dengan kobalt, nikel, mangan dan / atau aluminium sebagai bahan katoda aktif. Dalam beberapa arsitektur, sejumlah kecil silikon ditambahkan ke anoda. Ini memberikan peningkatan kapasitas 25 persen; Namun, penguatan ini umumnya akan terkait dengan siklus hidup yang lebih pendek karena silikon memuai dan menyusut pada setiap pengisian dan pengosongan baterai. Pemuaian dan penyusutan ini menyebabkan tekanan mekanis.

Ketiga logam aktif ini, serta peningkatan silikon dapat dipilih dengan mudah untuk meningkatkan energi (kapasitas) spesifik, daya spesifik (kemampuan memuat), atau umur panjang. Baterai untuk sasaran konsumen digunakan untuk kapasitas tinggi, sedangkan aplikasi industri membutuhkan sistem baterai yang memiliki kemampuan pembebanan yang baik, masa pakai yang lama dan memberikan layanan yang aman dan dapat diandalkan.

Ringkasan baterai Lithium Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide	katoda LiMn2O4, anoda:grafit, sejak 1996
Tegangan	3,7 volt / 3,8 volt nominal. tipikal 3.0 sampai 4,2 volt per sel
Kerapatan energi	100 ~ 150 Wh / kg
Pengisian (C-rate)	0.7 ~ 1 C tipikal , maksimum 3C. diisi sampai 4,2 volt
Siklus pengisian (cycle life)	300 – 700, tergantung kedalaman pengosongan, beban, temperatur
Thermal runaway	250 derajat Celcius. Pengisian penuh mempermudah thermal runaway
Aplikasi	power tools, alat medis, kendaraan listrik
Komentar	daya tinggi, kapasitas rendah. lebih aman daripadan LCO. umumnya digabung dengan NMC untuk meningkatkan unjuk kerja
2019	kurang relevan , pertumbuhan terbatas

Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (LiNiMnCoO₂) — NMC

Salah satu sistem Li-ion yang paling sukses adalah kombinasi katoda dari nikel-mangan-kobalt (NMC). Mirip dengan Li-mangan, sistem ini dapat dirancang untuk berfungsi sebagai Sel Energi atau Sel Daya. Sebagai contoh, NMC dalam sel 18650 untuk kondisi beban sedang memiliki kapasitas sekitar 2.800 mAh dan dapat mengirimkan 4A ke 5A; NMC dalam sel yang sama dioptimalkan untuk daya spesifik memiliki kapasitas hanya sekitar 2.000 mAh tetapi memberikan arus pelepasan berkelanjutan 20A. Anoda berbasis silikon akan mencapai 4.000 mAh dan lebih tinggi tetapi dengan kemampuan memuat yang lebih rendah dan masa pakai siklus yang lebih pendek. Silikon yang ditambahkan ke grafit memiliki kelemahan bahwa anoda tumbuh dan menyusut dengan pengisian dan pengosongan, membuat sel secara mekanis tidak stabil.

Rahasia NMC terletak pada penggabungan nikel dan mangan. Analogi dari ini adalah garam meja di mana bahan utama, natrium dan klorida masing-masing adalah bahan beracun. Penggabungan natrium dan klorida menjadi garam (NaCl) menjadikannya sebagai garam masakan yang tidak beracun

Nikel dikenal dengan energi spesifik yang tinggi tetapi stabilitasnya buruk; mangan memiliki manfaat membentuk struktur spinel untuk mencapai resistansi internal yang rendah tetapi menawarkan energi spesifik yang rendah. Menggabungkan logam tersebut meningkatkan kekuatan satu sama lain.

NMC adalah baterai pilihan untuk perkakas listrik, e-bikes dan powertrain listrik lainnya. Kombinasi katoda biasanya sepertiga nikel, sepertiga mangan, dan sepertiga kobalt, juga dikenal sebagai 1-1-1. Ini memberikan campuran unik yang juga menurunkan biaya bahan baku karena berkurangnya konten kobalt. Kombinasi sukses lainnya adalah NCM dengan 5 bagian nikel, 3 bagian kobalt dan 2 bagian mangan (5-3-2). Kombinasi lain menggunakan berbagai jumlah bahan katoda juga dapat dilakukan.

Produsen baterai beralih dari sistem kobalt menuju katoda nikel karena mahalnya kobalt. Sistem berbasis nikel memiliki kepadatan energi lebih tinggi, biaya lebih rendah, dan siklus hidup lebih lama daripada sel berbasis kobalt tetapi memiliki tegangan yang sedikit lebih rendah.

Elektrolit dan aditif baru memungkinkan pengisian ke 4.4V / sel dan lebih tinggi untuk meningkatkan kapasitas. Gambar 7 menunjukkan karakteristik NMC.

Ada langkah menuju Li-ion NMC sebagai sistem dapat dibangun secara ekonomis dan mencapai kinerja yang baik. Tiga bahan aktif nikel, mangan, dan kobalt dapat dengan mudah dicampur agar sesuai dengan berbagai aplikasi untuk sistem penyimpanan energi dan otomotif (EES) yang perlu sering bersepeda. Keluarga NMC tumbuh dalam keanekaragamannya.

Rangkuman

Tabel Karakteristik baterai Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide

Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide: LiNiMnCoO2. cathode, graphite anode Short form: NMC (NCM, CMN, CNM, MNC, MCN similar with different metal combinations) Since 2008
Voltages	3.60V, 3.70V nominal; typical operating range 3.0–4.2V/cell, or higher
Specific energy (capacity)	150–220Wh/kg
Charge (C-rate)	0.7–1C, charges to 4.20V, some go to 4.30V; 3h charge typical. Charge current above 1C shortens battery life.
Discharge (C-rate)	1C; 2C possible on some cells; 2.50V cut-off
Cycle life	1000–2000 (related to depth of discharge, temperature)
Thermal runaway	210°C (410°F) typical. High charge promotes thermal runaway
Cost	~$420 per kWh (Source: RWTH, Aachen)
Applications	E-bikes, medical devices, EVs, industrial
Comments 2019 update:	Provides high capacity and high power. Serves as Hybrid Cell. Favorite chemistry for many uses; market share is increasing. Leading system; dominant cathode chemistry.

Lithium Iron Phosphate(LiFePO₄) — LFP

LFP ini pertama kali ditemukan oleh kerjasama University of Texas , Hydro Quebec , University de Montreal dan French National Center for Scientific Research (CNRS). 

Li-fosfat memberikan kinerja elektrokimia yang baik dengan resistansi rendah. Ini dimungkinkan dengan material katoda fosfat skala nano. Manfaat utama adalah peringkat tinggi saat ini dan umur siklus yang panjang, selain stabilitas termal yang baik, keamanan yang ditingkatkan dan toleransi jika disalahgunakan.

Li-fosfat lebih toleran terhadap kondisi pengisian penuh dan lebih sedikit stres daripada sistem lithium-ion lainnya jika disimpan pada tegangan tinggi untuk waktu yang lama. Namun sebagai trade-off, tegangan nominal yang lebih rendah dari 3.2V / sel mengurangi energi spesifik di bawah ion-ion cobalt-blended. Pada kebanyakan baterai, suhu dingin mengurangi kinerja dan suhu penyimpanan yang tinggi mempersingkat masa pakai, dan Li-fosfat tidak terkecuali. Li-fosfat memiliki self-discharge lebih tinggi daripada baterai Li-ion lainnya, yang dapat menyebabkan masalah keseimbangan dengan penuaan. Hal dapat dikurangi dengan membeli sel-sel berkualitas tinggi dan / atau menggunakan sistem kendali elektronik canggih, yang keduanya meningkatkan biaya total. Kebersihan dalam manufaktur adalah penting untuk umur panjang. Tidak ada toleransi terhadap kelembaban. Kelembaban dapat merusak baterai, sehingga baterai hanya menghasilkan 50 siklus.

Gambar 9 merangkum atribut Li-fosfat.

Li-fosfat sering digunakan untuk mengganti baterai starter asam timbal. Empat sel dalam seri menghasilkan 12.80V, tegangan yang sama dengan enam sel asam timbal 2V secara seri. Kendaraan mengisi asam timbal hingga 14,40V (2,40V / sel) dan mempertahankan pengisian topping. Topping charge diterapkan untuk mempertahankan tingkat pengisian penuh dan mencegah sulfasi pada baterai asam timbal.

Dengan empat sel Li-fosfat secara seri, masing-masing sel memuncak pada 3,60V, yang merupakan tegangan penuh-muatan yang benar. Pada titik ini, muatan harus diputuskan tetapi muatan topping berlanjut saat mengemudi. Li-fosfat toleran terhadap beberapa harga terlalu tinggi; namun, menjaga voltase pada 14,40V untuk waktu yang lama, seperti kebanyakan kendaraan yang melakukan perjalanan jauh, dapat menekankan Li-fosfat. Waktu akan menunjukkan seberapa tahan lama Li-Phosphate sebagai pengganti asam timbal dengan sistem pengisian kendaraan biasa. Suhu dingin juga mengurangi kinerja Li-ion dan ini dapat mempengaruhi kemampuan engkol dalam kasus-kasus ekstrim.

Summary Table

Tabel Karakteristik baterai Lithium Iron Phosphate

Lithium Iron Phosphate: LiFePO4 cathode, graphite anode                                                    Short form: LFP or Li-phosphate                                                                                                       Since 1996
Voltages	3.20, 3.30V nominal; typical operating range 2.5–3.65V/cell
Specific energy (capacity)	90–120Wh/kg
Charge (C-rate)	1C typical, charges to 3.65V; 3h charge time typical
Discharge (C-rate)	1C, 25C on some cells; 40A pulse (2s); 2.50V cut-off (lower that 2V causes damage)
Cycle life	2000 and higher (related to depth of discharge, temperature)
Thermal runaway	270°C (518°F) Very safe battery even if fully charged
Cost	~$580 per kWh (Source: RWTH, Aachen)
Applications	Portable and stationary needing high load currents and endurance
Comments 2019 update:	Very flat voltage discharge curve but low capacity. One of safest Li-ions. Used for special markets. Elevated self-discharge. Used primarily for energy storage, moderate growth.

Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (LiNiCoAlO₂) — NCA

Baterai lithium oxide nickel cobalt aluminium oxide, atau NCA, telah ada sejak 1999 untuk aplikasi khusus. Ini berbagi kesamaan dengan NMC dengan menawarkan energi spesifik tinggi, daya spesifik yang cukup baik dan rentang hidup yang panjang. Lebih sedikit menyanjung adalah keamanan dan biaya. Gambar 11 merangkum enam karakteristik utama. NCA adalah pengembangan lebih lanjut dari oksida nikel litium; menambahkan aluminium memberikan stabilitas kimia yang lebih besar.

Tabel karakteristik baterai Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide.

Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide: LiNiCoAlO2 cathode (~9% Co), graphite anode                Short form: NCA or Li-aluminum.                                                                                                     Since 1999
Voltages	3.60V nominal; typical operating range 3.0–4.2V/cell
Specific energy (capacity)	200-260Wh/kg; 300Wh/kg predictable
Charge (C-rate)	0.7C, charges to 4.20V (most cells), 3h charge typical, fast charge possible with some cells
Discharge (C-rate)	1C typical; 3.00V cut-off; high discharge rate shortens battery life
Cycle life	500 (related to depth of discharge, temperature)
Thermal runaway	150°C (302°F) typical, High charge promotes thermal runaway
Cost	~$350 per kWh (Source: RWTH, Aachen)
Applications	Medical devices, industrial, electric powertrain (Tesla)
Comments 2019 update:	Shares similarities with Li-cobalt. Serves as Energy Cell. Mainly used by Panasonic and Tesla; growth potential.

Lithium Titanate (Li₂TiO₃) — LTO

Baterai dengan anoda litium titanat telah dikenal sejak 1980-an. Li-titanate menggantikan grafit dalam anoda baterai lithium-ion yang khas dan bahan-bahannya membentuk struktur spinel. Katoda dapat berupa lithium mangan oksida atau NMC. Li-titanate memiliki tegangan sel nominal 2,40V, dapat dengan cepat diisi dan memberikan arus debit tinggi 10C, atau 10 kali kapasitas pengenal. Hitungan siklus dikatakan lebih tinggi dari pada ion Li-reguler. Li-titanate aman, memiliki karakteristik pelepasan suhu rendah yang sangat baik dan memperoleh kapasitas 80 persen pada –30 ° C (–22 ° F).

LTO (umumnya Li4Ti5O12) memiliki keunggulan dibandingkan Li-ion konvensional kobalt-blended dengan anoda grafit dengan mendapatkan sifat nol-regangan, tidak ada pembentukan film SEI dan tidak ada pelapisan lithium saat pengisian dan pengisian cepat pada suhu rendah. Stabilitas termal di bawah suhu tinggi juga lebih baik daripada sistem Li-ion lainnya; Namun, baterainya mahal. Pada hanya 65Wh / kg, energi spesifiknya rendah, menyaingi NiCd. Li-titanate mengisi daya ke 2.80V / sel, dan akhir debit adalah 1.80V / sel. Gambar 13 menggambarkan karakteristik baterai Li-titanate. Kegunaan yang umum adalah powertrain listrik, UPS dan penerangan jalan bertenaga surya.

Tabel karakteristik baterai Lithium Titanate

Lithium Titanate: Cathode can be lithium manganese oxide or NMC; Li2TiO3 (titanate) anode Short form: LTO or Li-titanate                                              Commercially available since about 2008.
Voltages	2.40V nominal;  typical operating range 1.8–2.85V/cell
Specific energy (capacity)	50–80Wh/kg
Charge (C-rate)	1C typical; 5C maximum, charges to 2.85V
Discharge (C-rate)	10C possible, 30C 5s pulse; 1.80V cut-off  on LCO/LTO
Cycle life	3,000–7,000
Thermal runaway	One of safest Li-ion batteries
Cost	~$1,005 per kWh (Source: RWTH, Aachen)
Applications	UPS, electric powertrain (Mitsubishi i-MiEV, Honda Fit EV), solar-powered street lighting
Comments 2019 update:	Long life, fast charge, wide temperature range but low specific energy and expensive. Among safest Li-ion batteries. Ability to ultra-fast charge; high cost limits to special application.

 

sumber:  www.evlithium.com/lifepo4-baattery-news/526.html

Baterai Lithium Masa Depan

Berikut ini beberapa kandidat baterai Lithium di masa depan:

• Solid-state Li-ion: Energi spesifik tinggi tetapi pemuatan dan keselamatan buruk. [sumber]
• Lithium-sulfur: Energi spesifik tinggi tetapi siklus hidup yang buruk dan muatan yang buruk [sumber]
• Lithium-udara: Energi spesifik tinggi tetapi pemuatan yang buruk, membutuhkan udara bersih untuk bernafas dan memiliki umur pendek. [sumber]

Gambar “Kerapatan energi baterai timbal, nikel dan lithium” membandingkan energi spesifik sistem berbasis timbal (Pb), nikel  (Ni) dan lithium (Li).

Dari sisi kerapatan energi (Wh/kg), yang unggul adalah Li-aluminium (NCA).

Dalam hal kerapatan daya (watt/kg) dan stabilitas termal, Li-mangan (LMO) dan Li-fosfat (LFP) lebih unggul.

Li-titanate (LTO) mungkin memiliki kapasitas rendah tetapi bahan kimia ini hidup lebih lama dari kebanyakan baterai lainnya dalam hal masa hidup dan juga memiliki kinerja suhu dingin terbaik.

Untuk aplikasi kendaraan listrik, faktor keselamatan dan jumlah siklus (life cycle) akan lebih  dominan di atas faktor kapasitas energi.

Referensi

• Baterai Ion Lithium
• https://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_ion_manganese_oxide_battery
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-titanate_battery
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_nickel_manganese_cobalt_oxides
• Lithium Titanate Yinlong http://www.evlithium.com/lifepo4-battery-news/526.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Spinel_group
• Lithium Manganese spinel materials for high-rate electrochemical applications
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93sulfur_battery
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93air_battery
• https://en.wikipedia.org/wiki/Solid-state_battery

Pengantar

Baterai lithium-ion atau baterai Li-ion (disingkat LIB) adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang. Baterai lithium-ion umumnya digunakan untuk perangkat elektronik portabel dan kendaraan listrik. Saat ini baterai Li-ion semakin populer untuk aplikasi militer dan penerbangan.
Prototipe baterai Li-ion dikembangkan oleh Akira Yoshino pada tahun 1985, berdasarkan penelitian sebelumnya oleh John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami dan Koichi Mizushima dari tahun 1970-an hingga 1980-an. Baterai Li-ion komersial dikembangkan oleh tim gabungan dari perusahaan Sony dan Asahi Kasei yang dipimpin oleh Yoshio Nishi pada tahun 1991. Pada tahun 2019, Hadiah Nobel Kimia diberikan kepada Yoshino, Goodenough, dan Whittingham untuk pengembangan baterai ion lithium.

Dalam baterai Li-ion, ion lithium bergerak dari elektroda negatif melalui elektrolit ke elektroda positif selama pelepasan, dan kembali saat pengisian. Baterai Li-ion menggunakan senyawa litium interkalasi sebagai bahan pada elektroda positif dan biasanya grafit pada elektroda negatif. Baterai memiliki kepadatan energi yang tinggi. Baterai Li-ion tidak memiliki efek memori (kecuali sel LFP) [14] dan pengosongan-sendiri (self-discharge) rendah.
Namun baterai Li-ion ini daoat menjadi berbahaya karena mengandung elektrolit yang mudah terbakar, dan jika rusak atau tidak diisi dengan benar dapat menyebabkan ledakan dan kebakaran. Samsung terpaksa menarik kembali handset Galaxy Note 7 setelah kebakaran lithium-ion, dan ada beberapa insiden yang melibatkan baterai pada pesawat Boeing 787.

Karakteristik kimia, kinerja, biaya, dan keselamatan berbeda-beda untuk setiap jenis LIB. Perangkat elektronik genggam kebanyakan menggunakan baterai polimer lithium (dengan gel polimer sebagai elektrolit) dengan lithium cobalt oxide (LiCoO2) sebagai bahan katoda, yang menawarkan kepadatan energi tinggi, tetapi risiko keamanan cukup tinggi terutama ketika terjadi kerusakan pada sel.
Lithium iron phosphate (LiFePO4), baterai lithium ion mangan oksida (LiMn2O4, Li2MnO3, atau LMO), dan lithium nikel nikel kobalt oksida (LiNiMnCoO2 atau NMC) menawarkan kepadatan energi yang lebih rendah tetapi umur yang lebih panjang dan kemungkinan kebakaran atau ledakan yang lebih kecil. Baterai seperti ini banyak digunakan untuk peralatan listrik, peralatan medis, dan peranan lainnya. NMC dan turunannya banyak digunakan pada kendaraan listrik.

Penelitian di baterai Li-ion masih aktif. Bidang penelitian untuk baterai lithium-ion di antaranya memperpanjang masa pakai, meningkatkan kepadatan energi, meningkatkan keselamatan, mengurangi biaya, dan meningkatkan kecepatan pengisian. Penelitian telah dilakukan di bidang elektrolit yang tidak mudah terbakar sebagai jalan untuk meningkatkan keamanan berdasarkan sifat mudah terbakar dan mudah menguap dari pelarut organik yang digunakan dalam elektrolit.
Strategi termasuk baterai lithium dengan elektrolit berbasis air (aqueous lithium-ion), elektrolit keramik padat, elektrolit polimer, cairan ionik, dan sistem berbasis senyawa fluor.

Terminologi

under construction

Sejarah

under construction

Konstruksi

under construction

Elektrokimia

under construction

Pengisian dan pengosongan

under construction

Unjuk Kerja

under construction

Bahan

under construction

Penggunaan

under construction

Pengosongan-sendiri

under construction

Umur Baterai

under construction

Keamanan

under construction

Impak Lingkungan Dan Daur Ulang

under construction

Penelitian

under construction

Referensi

• https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery