Li-ion Baterai: Tantangan Masa Depan

Kata Kunci: lithium-ion baterai

{mosimage}Hampir semua alat elektronik yang menggunakan tenaga listrik dari baterai menggunakan lithium-ion baterai karena kelebihan yang dimilikinya. Kelebihannya yang memiliki daya dan energi yang besar dibandingkan Ni-Cd dan Zinc-Mn baterai menjadikan baterai ini banyak diaplikasikan pada hampir semua jenis alat elektronik yang membutuhkan energi listrik. Sifatnya yang rechargeable juga merupakan salah satu kelebihan yang dapat digunakan untuk penyimpan energi listrik untuk pembangkit listrik tenaga angin dan solar cell.
Lithium-ion baterai pertama kali ditemukan oleh M.S. Whittingham pada tahun 1970 yang menggunakan titanium(II)sulfide sebagai katoda dan lithium metal sebagai anoda. Dengan penelitian yang intensif selama lebih dari 20 tahun, akhirnya pada tahun 1991 Sony memproduksi secara komersial lithium-ion baterai pertama kalinya. Sejak produksi komersial tahun 1991, produksi Lithium-ion baterai mengalami kenaikan yang sangat pesat karena telah membuat revolusi didunia elektronik. Kenaikan produksi lithium-ion baterai pada tahun 2007 mencapai 22.4% di Jepang. Saat ini negara Jepang merupakan produsen baterai terbesar yang dimiliki oleh Sony, Panasonic, dan Toshiba. Lithium-ion baterai juga merupakan pemimpin produk beterai yang menguasai 46% atau sekitar 4 milliar US dollar pangsa pasar pada tahun 2007.

Sejak diproduksi tahun 1991, lithium-ion baterai tidak mengalami perubahan signifikan pada sifat kerja baterai ini. Ada 3 elemen yang berperan dalam proses discharge dan recharge yaitu: elektroda positif yang mengandung LiCoO2, elektroda negatif yang terbuat dari karbon grafit (C6), dan separator yang terbuat dari lapisan tipis plastik yang dapat dilalui oleh ion-ion. Pada proses discharge atau saat kita memakai baterai, Li+ ion bergerak dari negatif ke positif melalui separator, sehingga elektron bergerak dengan arah yang sama. Aliran elektron inilah yang menghasilkan energi listrik.

{mosimage}

Sifat logam lithium yang sangat reaktif membuat aliran ion lithium ini bereaksi spontan karena sifat logam lithium yang sangat oksidatif.
Kelebihan sifat logam lithium yang memberikan energi yang besar pada baterai disebabkan oleh daya oksidatif yang tinggi dan massa atom relatif yang kecil sehingga dengan berat yang lebih ringan, baterai ini dapat menghasilkan energi yang besar. Sebagai perbandingan, baterai Ni/Cd hanya memiliki energi sekitar 50 Watt.hour (Wh) dengan daya maksimum 1.2V sedangkan lithium-ion baterai memiliki sekitar 150 Wh dengan daya 3.7V untuk tiap 1 Kg-nya. Bahkan dari segi volume, tiap 1 dm3 lithium-ion baterai memiliki 500 Wh energi sedangkan Ni/Cd hanya sekitar 150 Wh. Dengan kelebihan ini, alat elektronik menjadi semakin ringan dan kecil.
Namun, sifat reaktif lithium ini juga merupakan kendala dari pembuatan lithium-ion baterai. Kendala utama yang mempersulit bahkan merugikan produsen baterai dan konsumen adalah faktor keamanan. Dalam pembuatan lithium-ion baterai, tahap akhir sebelum dipasarkan adalah awal pengisian baterai sekitar 40% dari kapasitas. Tahap awal charging baterai merupakan tahap yang sangat rentan kebakaran. Salah satu peristiwa yang terjadi adalah di Jepang pada tahun 2007 dimana pabrik baterai Panasonic terbakar saat tahap pengisian baterai. Pada tahun 2006 dan 2008, Sony menarik lebih dari 10 juta baterai untuk PC-nya karena adanya kendala keamanan. Di tahap konsumen juga kadang terjadi insiden akibat lithium-ion baterai. Pada Juni 2006 di Ohsaka, salah satu notebook peserta konferensi tiba-tiba terbakar yang mengakibatkan kebakaran. Hal ini ternyata disebabkan oleh kontaminasi bubuk logam pada baterai.
Dari penelitian yang telah banyak dilakukan oleh produsen baterai, penyebab terjadinya api pada baterai ion lithium adalah kontak lithium dengan logam lain, overcharge, dan pemanasan. Sedikit saja lithium ini kontak dengan serbuk logam akan menyebabkan api, sehingga jangan pernah menusuk baterai dengan paku atau benda lain. Pemakaian charger yang tidak sesuai dimana mengisi baterai dengan tegangan diatas yang seharusnya dalam jangka waktu lama dapat menyebakan kebakaran. Dan pemanasan diatas 60 derajat juga dapat membahayakan pengguna. Namun, saat ini baterai telah dilengkapi dengan termometer dan polimer separator yang dapat mencegah bahaya oleh temperatur tinggi.
Salah satu kendala yang lain dari lithium-ion baterai ini selain keamanan adalah sumber lithium itu sendiri. Saat ini lithium terbanyak dimiliki oleh negara Chili yang menyimpan cadangan lithium sekitar 3 juta ton atau sekitar 73.2% cadangan dunia. Sedangkan di negara-negara lain adalah sisanya atau sekitar 26.8% yang setengahnya dimiliki oleh China. Sehingga, negara-negara produsen lithium-ion baterai sangat tergantung dari kondisi politik negara Chili.
Dengan kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh lithium-ion baterai, sampai saat ini baterai ini tetap menjanjikan untuk energi listrik yang bebas polusi. Dengan kombinasi sumber energi listrik dari tenaga matahari dan angin, masa depan lithium-ion baterai yang akan digunakan tiap rumah dan kendaraan sebagai penyimpan energi listrik sangat berperan untuk mengurangi penggunaan listrik yang bersumber dari bahan fosil.