Baterai Lithium Ion www.pakgurufisika.blogspot.com

1. BATERAI liOH
Seminar Fisika
Oleh :
Ros Hana ElokPrastiwi
Distributed by :
Pakgurufisika
www.pakgurufisika.blogspot.com
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
pakgurufisika.blogspot.com

2. 1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Polimer elektrolit banyak ditemukan dalam bentuk baterai polimer ion
litium. Baterai polimer ion litium merupakan salah satu baterai yang paling
dibutuhkan, karena dapat di cas ulang, ringan, tahan lama, aman penggunaannya
dan mudah diolah dalam berbagai bentuk. Penggunaannya terutama untuk
peralatan-peralatan portable seperti kamera, laptop, handphone dan sebagainya.
Terdapat dua jenis baterai yaitu primer dan sekunder. Baterai primer merupakan
jenis baterai yang sekali pemakaian, sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang
atau Rechargeable Battery. Baterai polimer ion litium termasuk jenis baterai
sekunder.
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. 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. Meskipun baterai litium- ion telah
banyak digunakan pada peralatan elektronik, sebagian orang masih belum
mengetahui tentang prinsip kerja dari baterai LiOH.
Baterai polimer ion litium terbuat dari ion litium yang di holding ke
polimer elektrolit. Matriks pengisi yang digunakan dalam pembuatan baterai
polimer ion litium umumnya adalah polimer sintetik. Meskipun pengisi baterai
polimer ion litium adalah polimer sintetik, tetapi sebagian orang masih belum
mengetahui tentang material penyusun litium ion tersebut.
pakgurufisika.blogspot.com

3. 2
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 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. Selain
kelebihan-kelebihan diatas, baterai lithium-ion lebih ramah lingkungan karena
tidak mengandung zat berbahaya.
B. Identifikasi Masalah
Agar mampu memahami tentang “Baterai LiOH” yang berdasarkan latar
belakang penulisan makalah, maka dapat diidentifikasi beberapa masalah sebagai
berikut:
1. Meskipun baterai litium- ion telah banyak digunakan pada peralatan elektronik,
sebagian orang masih belum mengetahui tentang prinsip kerja dari baterai
liOH.
2. Meskipun pengisi baterai polimer ion litium adalah polimer sintetik, tetapi
sebagian orang masih belum mengetahui tentang material penyusun litium ion
tersebut.
C. Pembatasan Masalah
Agar pembahasan dapat lebih terarah dan tidak terlalu luas
cakupannya,maka penulis membatasi permasalahan tersebut. Adapun batasan
permasalahannya adalah sebagai berikut:
1. Baterai yang dibahas adalah baterai liOH.
2. Baterai liOH yang dibahas adalah baterai liOH oleh polimer elektrolit.
3. Kelebihan baterai ion lithium yang dibahas adalah kelebihan baterai ion
lithium.
4. Aplikasi baterai liOH yang dibahas adalah aplikasi baterai liOH yang ada
dalam kehidupan sehari-hari.
pakgurufisika.blogspot.com

4. 3
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, identifikasi, dan pembatasan masalah maka
dapat dikemukakan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara kerja Baterai liOH?
2. Apakah kelebihan dan kekurangan dari baterai liOH?
3. Bagaimana aplikasi dari baterai liOH?
E. Tujuan Penulisan
Makalah ini ditulis dengan tujuan sebagai berikut:
1. Mengetahui cara kerja baterai liOH.
2. Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari baterai liOH.
3. Mengetahui aplikasi baterai liOH dalam kehidupan sehari-hari.
F. Manfaat Penulisan
Dengan adanya makalah ini diharapkan dapat memberi manfaat antara
lain:
1. Bagi penulis dan pembaca akan manambah wawasan pengetahuan tentang
Baterai, khususnya Baterai LiOH dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
2. Bagi ilmu pengetahuan akan berguna untuk pengembangan dan penelitian
tentang Lithium ion baterai.
pakgurufisika.blogspot.com

5. 4
BAB II
PEMBAHASAN
A. Cara kerja baterai LiOH
Untuk memenuhi kebutuhan akan listrik portabel dimasa yang akan datang
yang terus meningkat, dibutuhkan material baterai yang bisa memberikan energi
dan daya listrik besar, ringan, murah dan aman. Baterai lithium adalah salah satu
teknologi baterai yang cukup sukses selama 20 tahun belakangan ini. Baterai yang
pertama kali diuji coba oleh sebuah perusahaan di Amerika tahun 1970 an ini
masih belum dikembangkan hingga pada tahun 1991, perusahaan Jepang Sony
mengkomersialkan baterai jenis ini. Lithium adalah jenis metal reaktif yang dapat
menghasilkan panas berlebihan jika bereaksi dengan air atau uap air. Oleh karena
itu, dalam membuat baterai lithium pasti dilakukan dalam ruangan kering (dry
room) dimana kelembapannya dijaga tidak kurang dari 5%.
Sejak diproduksi tahun 1991, lithium-ion baterai tidak mengalami
perubahan signifikan pada sifat kerja baterai. 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 memakai baterai, Li+
ion bergerak dari negatif ke positif melalui
separator, sehingga elektron bergerak dengan arah yang sama. Aliran elektron ini
yang menghasilkan energi listrik.
Gambar 2.1 Baterai LiOH
pakgurufisika.blogspot.com

6. 5
Sifat logam lithium yang sangat reaktif membuat aliran ion lithium
bereaksi spontan karena sifat logam lithium yang sangat oksidatif. Lithium adalah
yang pertama dari alkalis dalam tabel periodik. Di alam ditemukan seperti
campuran isotop Li dan Li 6 7. Ini adalah logam padat ringan, lembut, berwarna
putih keperakan, dengan titik lebur rendah dan reaktif. Banyak dari sifat fisik dan
kimia lebih mirip dengan logam alkali tanah dari pada orang-orang dari kelompok
sendiri.
Antara sifat terpenting lithium menemukan panas tinggi spesifik (kapasitas
kalor), interval temperatur besar dalam keadaan cair, konduktivitas termik tinggi,
viskositas rendah dan kepadatan sangat rendah. Logam lithium larut dalam amina
alifatik rantai pendek, seperti etilamine. Tidak larut dalam hidrokarbon.
Lithium mengambil bagian dalam sejumlah besar reaksi, dengan reaktan
organik serta dengan reaktan anorganik. Bereaksi dengan oksigen membentuk
monoksida dan peroksida. Logam hanya basa yang bereaksi dengan nitrogen pada
suhu lingkungan untuk menghasilkan nitrure hitam, mudah bereaksi dengan
hidrogen pada suhu 500ºC (930ºF) untuk membentuk hidrida lithium. Reaksi
logam lithium dengan air sangat kuat. Lithium bereaksi secara langsung dengan
karbon untuk menghasilkan carbure tersebut. Mengikat mudah dengan halogen
dan halogenures bentuk dengan emisi cahaya. Meskipun tidak bereaksi dengan
hidrokarbon parafinik, percobaan reaksi adisi dengan alquenes digantikan oleh
arile dan kelompok diena, juga bereaksi dengan senyawa acetylenic, membentuk
acetylures lithium, yang penting dalam vitamin A sintesis.
Baterai Li-ion dapat dikembangkan dari besi oksida lithium yang dianggap
memiliki biaya rendah dan non toksisitas, bahan seperti besi oksida lithium lebih
diperhatikan sebagai katoda baterai lithium sekunder. Besi oksida lithium pada
katoda baterai Li-ion telah membuat kemajuan besar pada preparasi karena
menggunakan metode preparasi baru seperti reaksi solid state suhu tinggi.
1. Prinsip kerja dari baterai Litium-ion
Pada tabel 1, memperlihatkan perbandingan 3 jenis baterai yang menjadi
perhatian saat ini. Yaitu, fuel cells, baterai nikel-metal hydride dan baterai litium-
pakgurufisika.blogspot.com

7. 6
ion. Terlihat pada tabel, ketiga jenis baterai sama-sama memanfaatkan reaksi
redoks (reduksi dan oksidasi) pada kedua elektroda untuk menghasilkan listrik.
Fuel cells memanfaatkan reaksi antara hydrogen dan oksigen untuk
menghasilkan listrik. Voltase yang dihasilkan, secara teoritis 1.23 V, namun pada
kenyataannya hanya menghasilkan dibawah 1.0 V. Sedangkan baterai nikel-metal
hydride, menggunakan material penyimpan hydrogen sebagai anoda, dan nikel
hidroksida sebagai katoda. Baterai ini mampu menghasilkan 1.32 V.
Tabel 1. Reaksi utama yang terjadi pada beberapa baterai.
a. Fuel cells
Katoda H2O 2H+
+1/2O2 + 2e-
Anoda 2H+
+ 2e-
H2
Reaksi keseluruhan H2O H2 +1/2O2
Elektroda : C/Pt , voltase : (teori 1.23 V, kenyataannya ~1.0 V)
b. Baterai Nickel-Metal hydride
Katoda NiII
(OH)2 + OH-
NiIII
OOH + H2O + e-
Anoda M + H2O + e-
MH + OH-
Reaksi keseluruhan NiII
(OH)2 + M NiIII
OOH + MH
Larutan elektrolit : KOH, voltase : 1.32V
c. Baterai Litium-ion
Katoda LiCOIII
O2 CoIV
O2 + Li+
+ e-
Anoda Li+
+e-
Li
Reaksi keseluruhan LiCOIII
O2 Li + CoO2
Larutan elektrolit : LiPF6 (larutan karbonat), voltase : 3.70V
Diantara ketiga jenis baterai, baterai litium-ion lah yang menghasilkan
voltase tertinggi, 2 kali lipat dari yang dihasilkan baterai nickel-metal hydride.
Baterai litium menggunakan komposit berstruktur layer, Litium Cobalt Oxide
(LiCoO2), sebagai katoda, dan material karbon (dimana litium disisipkan diantara
lapisan karbon) sebagai anoda.
pakgurufisika.blogspot.com

8. 7
Susunan struktur dari baterai litium-ion bisa dilihat di gambar 2.1. Baterai
litium ion sendiri terdiri atas anoda, separator, elektrolit, dan katoda. Pada katoda
dan anoda umumnya terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian material aktif (tempat
masuk-keluarnya ion litium) dan bagian pengumpul elektron (collector current).
Proses penghasilan listrik pada baterai litium-ion sebagai berikut: Jika
anoda dan katoda dihubungkan, maka elektron mengalir dari anoda menuju
katoda, bersamaan dengan itu listrik pun mengalir. Pada bagian dalam baterai,
terjadi proses pelepasan ion litium pada anoda, untuk kemudian ion tersebut
berpindah menuju katoda melalui elektrolit. Dan di katoda, bilangan oksidasi
kobalt berubah dari 4 menjadi 3, karena masuknya elektron dan ion litium dari
anoda. Sedangkan proses recharging/pengisian ulang, berkebalikan dengan proses
ini.
Litium memiliki nilai potensial standar paling negatif (-3.0 V), paling
ringan (berat atom:6.94 g), sehingga bila dipakai untuk anoda dapat menghasilkan
kapasitas energi yang tinggi.
Gambar 2.2. Struktur Baterai Litium-ion
pakgurufisika.blogspot.com

9. 8
Berikut cara menghitung nilai teori dari kepadatan energi yang dihasilkan
oleh baterai litium ion. Jika menggunakan logam litium pada anoda, maka dari 1
kg logam litium dapat menghasil kapasitas energi per 1 kg massa sebesar
(Coulumb/second = Ampere) :
kgAh
molgr
kggr
x
hours
molC
/3861
/94,6
/1000
/3600
/96500

Bila dikalikan dengan potensial standar litium (3 V), menjadi 11583 W
h/kg (W=Watt, h=hours). Sedangkan bila menggunakan senyawa karbon sebagai
anoda, dan dianggap satu unit grafit ( 6 atom karbon) mampu menampung 1 atom
litium, maka setiap 1 kg anoda secara teori memiliki kepadatan energi 339 Ah/kg.
Sama dengan anoda, kapasitas energi pada katoda bisa dihitung dengan
cara yang sama. Untuk LiCoO2, secara teori memiliki kepadatan energy 137
Ah/kg. Dengan mengetahui berat molekul dari material elektroda (disebut juga
material aktif) dan setiap molekulnya berapa banyak elektron yang keluar masuk,
nilai teori dari kepadatan energi dapat dihitung.
2. Karakteristik masing-masing bagian baterai litium ion
Anoda
Seperti yang sudah dijelaskan diawal, anoda terdiri dari 2 bagian yaitu
bagian pengumpul elektron dan material aktif. Untuk bagian pengumpul elektron
biasanya menggunakan lapisan film tembaga, selain stabil (tidak mudah larut),
harganya pun murah. Sedangkan pada bagian material aktif, tidak menggunakan
logam litium secara langsung, namun menggunakan material karbon (LiC6).
Sulitnya mengkontrol reaksi litium pada permukaan elektroda bila
memakai logam litium secara langsung. Material LiC6 adalah grafit di setiap
layer/lapisan di sisipkan logam litium. Kepadatan energinya dari material berkisar
339~372 Ah/kg.
Namun salah satu kelemahan utama pada material karbon adalah terjadi
irreversible capacity. Yaitu, jika baterai dialiri listrik dari luar untuk pertama
kalinya dari keadaan kosong, maka ketika digunakan besar kapasitas/energi yang
di lepas tidak sama ketika proses pengisian. Di karenakan terbentuknya gas pada
pakgurufisika.blogspot.com

10. 9
anoda, sehingga menghalangi pelepasan ion litium. Namun dapat di cegah dengan
menambahkan zat adiktif seperti vinylene carbonate ke dalam larutan elektrolit.
Selain material karbon, material berbahan dasar silikon dan Sn merupakan
kandidat besar untuk menjadi material anoda masa depan. Li4.4Si dilaporkan
memiliki kepadatan energy 4140 Ah/kg, 8 kali lipat lebih tinggi dibanding LiC6.
Sedangkan Li4.4Sn memiliki kepadatan energy 992 Ah/kg. Walaupun memiliki
kepadatan energi yang tinggi, material memiliki siklus pemakaian yang sedikit
(tidak bisa dipakai berulang-ulang) akibat dari perubahan volume material yang
signifikan dan terjadinya perubahan fase. Dengan memadukan silikon-karbon,
atau komposit silikon (campuran dengan Cu, Sn, Zn, dan Ti) dilaporkan dapat
meningkatkan siklus pemakaian anoda.
Syarat pengembangan anoda adalah tidak tergantung kepadatan energi
yang tinggi, namun siklus pemakaian (cyclability). Seperti Li4Ti5O12/C yang
memiliki kepadatan energi 145 Ah/kg pada suhu 5 C, namun dapat dipakai 500
kali siklus dengan kepadatan energi 142 Ah/kg dan menghasilkan potensial yang
tinggi 1,5 V.
B. Kelebihan dan Kekurangan baterai LiOH
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 3.7 V untuk tiap 1 Kg-nya. Dari
segi volume, tiap 1 dm3
lithium-ion baterai memiliki 500 Wh energi sedangkan
Ni/Cd hanya sekitar 150 Wh. Dengan kelebihan, alat elektronik menjadi semakin
ringan dan kecil.
Namun, sifat reaktif lithium 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
pakgurufisika.blogspot.com

11. 10
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. Para peneliti memperlihatkan jika kebanyakan ledakan
diakibatkan oleh hubungan arus pendek yang terjadi dalam baterai. Karena
akhinya arus pendek terjadi. Sebenarnya kecelakaan akibat baterai meledak dapat
dihindari. Tetapi banyak yang teledor sehingga membiarkan baterai terus di
charger, walaupun sudah penuh, atau menyimpan smartphone di tempat yang
menyebabkan panas, seperti dashboad mobil. Akibatnya, baterai yang telah konsel
di dalamnya akan meledak akibat produksi panas yang terlalu tinggi atau yang
dikenal mengalami overheat.
Penyebab terjadinya api pada baterai ion lithium adalah kontak lithium
dengan logam lain, overcharge, dan pemanasan. Sedikit lithium 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 selain keamanan
adalah sumber lithium sendiri. 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 baterai lithium-ion tetap menjanjikan untuk energi listrik yang bebas
polusi. Dengan kombinasi sumber energi listrik dari tenaga matahari dan angin,
masa depan baterai lithium-ion yang akan digunakan tiap rumah dan kendaraan
pakgurufisika.blogspot.com

12. 11
sebagai penyimpan energi listrik sangat berperan untuk mengurangi penggunaan
listrik yang bersumber dari bahan fosil.
Gambar.2.3 Komponen Baterai LiOH
Katoda (positif) : LiCOIII
O2
Anoda (negatif) : lithium manganese dioxide ( LiMn2O4)
Larutan elektrolit : LiPF6 (larutan karbonat) (pelarut organik)
Lithium-ion merupakan jenis baterai yang bisa diisi ulang (rechargeable)
yang paling bertenaga dan popular saat ini. Beberapa tahun silam, baterai ini juga
kerap menjadi bahan berita karena sewaktu-waktu bisa meledak dan terbakar.
Namun, disamping kepopuleran baterai terdapat kelebihan-kelebihan dan
kekurangan seperti yang sudah disebutkan diatas yaitu menjadi perbincangan
karena dapat meledak dan terbakar.
Baterai lithium-ion dapat meledak karena hubungan arus pendek yang
terjadi dalam baterai, hubungan arus pendek tersebut muncul ketika baterai
mengalami kerusakan yang diakibatkan benturan yang cukup keras. Akibat
benturan tersebut, maka lapisan pemisah antara lithium dan zat pelarut organik
dalam baterai akan rusak, hal yang menyebabkan adanya pencampuran dua
elemen yang seharusnya dipisahkan satu sama lain. Berikut merupakan beberapa
kekurangan dan kelebihan lithium-ion.
pakgurufisika.blogspot.com

13. 12
1. Kelebihan baterai lithium-ion:
a. Lebih ringan. Elektroda baterai lithium-ion terbuat dari lithium yang
ringan dan karbon. Lithium adalah elemen yang sangat reaktif, artinya dia
banyak energy yang bisa disimpan dalam ikatan atomnya.
b. Lebih bertenaga. Satu kilogram baterai lithium-ion bisa menampung 150
Ah/kg, sementara satu kilogram baterai NiMH bisa menampung 100
Ah/kg.
c. Lebih kuat. Sebuah baterai lithium-ion hanya kehilangan 5% isinya setiap
bulan, dibandingkan denagn baterai NiMH yang kehilangan 20% isinya
per bulan.
d. Lebih awet. Baterai lithium-ion bisa menangani ratusan kali siklus isi /
kuras (charge / discharge)
e. Tidak ada efek memory, itu artinya tidak harus menunggu baterai benar-
benar kosong untuk melakukan isi ulang.
f. Mudah ditemukan di pasaran.
g. Perawatan lebih mudah.
h. Lebih cocok baterai gadget portable.
2. Kekurangan baterai lithium-ion:
a. Baterai lithium-ion mulai terdegradasi sejak meninggalkan pabrik. Baterai
hanya kuat bertahan dua sampai tiga tahun, sejak tanggal perakitan.
b. Baterai lithium-ion sangat sensitiif terhadap suhu tinggi. Suhu yang tinggi
menyebabkan baterai terdegradasi lebih cepat dari pada seharusnya.
c. Usia baterai akan tamat, jika penggunaannya benar-benar sampai kosong.
d. Satu set baterai lithium-ion memiliki komputer onboard untuk
mengaturnya. Membuat harga baterai terdongkrak.
e. Terdapat peluang kecil, apabila proses pengepakannya buruk, baterai akan
meledak dan terbakar.
f. Tidak kuat terhadap temperatur panas.
g. Butuh ukuran fisik yang lebih tebal dan besar untuk kapasitas Ah/kg yang
besar.
pakgurufisika.blogspot.com

14. 13
C. Aplikasi Dalam Kehidupan Sehari-hari
Senyawa lithium utama adalah litium hidroksida, bubuk putih, bahan
diproduksi adalah litium hidroksida monohidrat. Karbonat dapat digunakan dalam
industri keramik dan dalam kedokteran sebagai antidepresan. Air garam baik
bromin dan lithium klorida bentuk terkonsentrasi, yang memiliki sifat menyerap
kelembaban dalam interval suhu yang lebar, ini air asin yang digunakan dalam
system pendingin udara diproduksi. Penggunaan industri utama lithium dalam
bentuk lithium stearatum, sebagai pengental pelumas grease. Aplikasi penting
lainnya dari senyawa lithium dalam tembikar, khususnya dalam glasir porselen,
sebagai aditif untuk memperpanjang hidup dan kinerja baterai alkaline
penyimpanan dan pengelasan autogenous dan pengelasan kuningan.
Paduan logam dengan aluminium , kadmium , tembaga , dan mangan digunakan
untuk membuat bagian-bagian pesawat kinerja tinggi.
Aplikasi Lithium di lingkungan, seperti semua logam alkali, lithium
bereaksi dengan mudah dalam air dan tidak terjadi secara bebas di alam karena
kegiatannya. Lithium adalah elemen cukup melimpah dan hadir dalam Kerak
bumi di 65 ppm (bagian per juta), menempatkan lithium bawah nikel , tembaga ,
dan tungsten dan lebih cerium dan timah , mengacu pada kelimpahan. Di lithium
Amerika Serikat pulih dari kolam air garam di Nevada. Lithium yang paling
komersial pulih dari sumber air garam di Chile. Dunia produksi bijih lithium dan
garam brone di sekitar 40.000 ton per cadangan yearand diperkirakan sekitar 7
juta ton. Lithium mudah teradsorpsi oleh tanaman. Jumlah lithium pada tanaman
bervariasi, dalam beberapa kasus mencapai 30 ppm.
Dibanding dengan 2 generasi sebelumnya, typebaterai lithium-ion tidak
lagi memiliki memory effect. Jadi dapat mengisi ulang tanpa menunggu baterai
habis. Baterai Li-Ion memiliki “life cycle” (siklus hidup) yang lebih pendek.
Bahkan apabila di charges berlebihan baterai lithium ion akan menurun
kemampuannya dibanding NiCD atau NiMH.
Lithium-ion adalah salah satu jenis yang paling populer, dengan salah satu
yang terbaik energy-to-weight ratios , tidak ada efek memori , dan lambat dalam
penurunan daya jika tidak digunakan. Selain digunakan untuk peralatan
pakgurufisika.blogspot.com

15. 14
elektronik, baterai lithium-ion yang semakin meningkat popularitasnya juga
dipergunakan untuk pertahanan, otomotif, dan aplikasi ruang angkasa karena
kepadatan energi yang tinggi. Namun, beberapa jenis perlakuan dapat
menyebabkan baterai lithium-ion konvensional dapat meledak.
Baterai Li Ion (Lithium Ion) adalah salah satu jenis baterai rechargable
(dapat di isi ulang). Di dalam baterai ion litium bergerak dari elektroda negatif ke
elektroda positif saat dilepaskan, dan kembali saat diisi ulang. Baterai Li-ion
memakai senyawa litium interkalasi sebagai bahan elektrodanya, berbeda dengan
litium metalik yang dipakai di baterai litium non-isi ulang.
Benar jika ada yang mengatakan Baterai Li Ion adalah baterai ponsel.
Namun sebenarnya tidak hanya itu kegunaan baterai ini. Karena sebenarnya
sebagian besar perangkat elektronik yang memakai daya dari baterai
menggunakan baterai jenis ini. Baik itu ponsel, tablet, laptop, senter dan bahkan
mobil elektrik menggunakan baterai jenis ini.
Baterai jenis Li-Ion (Lithium-Ion) merupakan jenis Baterai yang paling
banyak digunakan pada peralatan Elektronika portabel seperti Digital Kamera,
Handphone, Video Kamera ataupun Laptop. Baterai Li-Ion memiliki daya tahan
siklus yang tinggi dan juga lebih ringan sekitar 30% serta menyediakan kapasitas
yang lebih tinggi sekitar 30% jika dibandingkan dengan Baterai Ni-MH. Rasio
Self-discharge adalah sekitar 20% per bulan. Baterai Li-Ion lebih ramah
lingkungan karena tidak mengandung zat berbahaya Cadmium. Sama seperti
Baterai Ni-MH (Nickel- Metal Hydride), Meskipun tidak memiliki zat berbahaya
Cadmium, Baterai Li-Ion tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat
merusak kesehatan manusia dan Lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan daur
ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.
1. Jenis-jenis Baterai dan aplikasinya:
Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal Negatif
(Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik
dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct
Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer
pakgurufisika.blogspot.com

16. 15
yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang
dapat diisi ulang (rechargeable battery).
a. Baterai Primer (Baterai Sekali Pakai/Single Use)
Baterai Primer atau Baterai sekali pakai merupakan baterai yang paling
sering ditemukan di pasaran, hampir semua toko dan supermarket menjualnya,
dikarenakan penggunaannya yang luas dengan harga yang lebih terjangkau.
Baterai jenis ini pada umumnya memberikan tegangan 1,5 Volt dan terdiri dari
berbagai jenis ukuran seperti AAA (sangat kecil), AA (kecil) dan C (medium) dan
D (besar). Disamping terdapat juga Baterai Primer (sekali pakai) yang berbentuk
kotak dengan tegangan 6 Volt ataupun 9 Volt
Jenis-jenis Baterai yang tergolong dalam Kategori Baterai Primer (sekali
Pakai / Single use) diantaranya adalah :
1) Baterai Zinc-Carbon (Seng-Karbon)
Baterai Zinc-Carbon juga disering disebut dengan Baterai “Heavy Duty”
yang sering jumpai di Toko-toko ataupun Supermarket. Baterai jenis ini terdiri
dari bahan Zinc yang berfungsi sebagai Terminal Negatif dan juga sebagai
pembungkus Baterainya. Sedangkan Terminal Positifnya adalah terbuat dari
Karbon yang berbentuk Batang (rod). Baterai jenis Zinc-Carbon merupakan
jenis baterai yang relatif murah dibandingkan dengan jenis lainnya.
2) Baterai Alkaline (Alkali)
Baterai Alkaline memiliki daya tahan yang lebih lama dengan harga yang
lebih mahal dibanding dengan Baterai Zinc-Carbon. Elektrolit yang digunakannya
adalah Potassium hydroxide yang merupakan Zat Alkali (Alkaline) sehingga
namanya juga disebut dengan Baterai Alkaline. Banyak baterai yang
menggunakan Alkalline sebagai Elektrolit, tetapi mereka menggunakan bahan
aktif lainnya sebagai Elektrodanya.
3) Baterai Lithium
Baterai Primer Lithium menawarkan kinerja yang lebih baik dibanding
jenis-jenis Baterai Primer (sekali pakai) lainnya. Baterai Lithium dapat disimpan
lebih dari 10 tahun dan dapat bekerja pada suhu yang sangat rendah. Karena
keunggulannya tersebut, Baterai jenis Lithium sering digunakan untuk aplikasi
Memory Backup pada Mikrokomputer maupun Jam Tangan. Baterai Lithium
pakgurufisika.blogspot.com

17. 16
biasanya dibuat seperti bentuk Uang Logam atau disebut juga dengan Baterai
Koin (Coin Battery). Ada juga yang memanggilnya Button Cell atau Baterai
Kancing.
Syarat pemakaian baterai lithium-ion agar tetap awet, Segera Charge
Baterai saat Daya Tersisa 15 – 20%, Usahakan Melakukan Charging hingga
100%, Hentikan Proses Charging Segera Setelah Indikator Mencapai 100%,
Gunakan UPS sebagai pengganti Baterai Laptop, Simpan Baterai dengan Daya
Tersisa 15 – 20%, Jangan Simpan Baterai dengan Daya Penuh.
4) Baterai Silver Oxide
Baterai Silver Oxide merupakan jenis baterai yang tergolong mahal dalam
harganya, dikarenakan tingginya harga Perak (Silver). Baterai Silver Oxide dapat
dibuat untuk menghasilkan Energi yang tinggi tetapi dengan bentuk yang relatif
kecil dan ringan. Baterai jenis Silver Oxide ini sering dibuat dalam dalam bentuk
Baterai Koin (Coin Battery) / Baterai Kancing (Button Cell). Baterai jenis Silver
Oxide sering dipergunakan pada Jam Tangan, Kalkulator maupun aplikasi militer.
b. Baterai Sekunder (Baterai Isi Ulang/Rechargeable)
Baterai Sekunder adalah jenis baterai yang dapat di isi ulang atau
Rechargeable Battery. Pada prinsipnya, cara Baterai Sekunder menghasilkan arus
listrik adalah sama dengan Baterai Primer. Hanya saja, Reaksi Kimia pada Baterai
Sekunder dapat berbalik (Reversible). Pada saat Baterai digunakan dengan
menghubungkan beban pada terminal Baterai (discharge), Elektron akan mengalir
dari Negatif ke Positif. Sedangkan pada saat Sumber Energi Luar (Charger)
dihubungkan ke Baterai Sekunder, elektron akan mengalir dari Positif ke Negatif
sehingga terjadi pengisian muatan pada baterai. Jenis-jenis Baterai yang dapat di
isi ulang (rechargeable Battery) yang sering di temukan antara lain seperti Baterai
Ni-cd (Nickel-Cadmium), Ni-MH (Nickel-Metal Hydride) dan Li-Ion (Lithium-
Ion).
Jenis-jenis Baterai yang tergolong dalam Kategori Baterai Sekunder
(Baterai Isi Ulang) diantaranya adalah :
1) Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmium)
Baterai Ni-Cd (NIcket-Cadmium) adalah jenis baterai sekunder (isi ulang)
yang menggunakan Nickel Oxide Hydroxide dan Metallic Cadmium sebagai
pakgurufisika.blogspot.com

18. 17
bahan Elektrolitnya. Baterai Ni-Cd memiliki kemampuan beroperasi dalam
jangkauan suhu yang luas dan siklus daya tahan yang lama. Di satu sisi, Baterai
Ni-Cd akan melakukan discharge sendiri (self discharge) sekitar 30% per bulan
saat tidak digunakan. Baterai Ni-Cd juga mengandung 15% Tosik/racun yaitu
bahan Carcinogenic Cadmium yang dapat membahayakan kesehatan manusia dan
Lingkungan Hidup. Penggunaan dan penjualan Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmiun)
dalam perangkat Portabel Konsumen telah dilarang oleh EU (European Union)
berdasarkan peraturan “Directive 2006/66/EC” atau dikenal dengan “Battery
Directive”.
2) Baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride)
Baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride) memiliki keunggulan yang hampir
sama dengan Ni-Cd, tetapi baterai Ni-MH mempunyai kapasitas 30% lebih tinggi
dibandingkan dengan Baterai Ni-Cd serta tidak memiliki zat berbahaya Cadmium
yang dapat merusak lingkungan dan kesehatan manusia. Baterai Ni-MH dapat
diisi ulang hingga ratusan kali sehingga dapat menghemat biaya dalam pembelian
baterai. Baterai Ni-MH memiliki Self-discharge sekitar 40% setiap bulan jika
tidak digunakan. Saat ini Baterai Ni-MH banyak digunakan dalam Kamera dan
Radio Komunikasi. Meskipun tidak memiliki zat berbahaya Cadmium, Baterai
Ni-MH tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan
manusia dan Lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan daur ulang (recycle)
dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.
3) Baterai Li-Ion (Lithium-Ion)
Baterai jenis Li-Ion (Lithium-Ion) merupakan jenis Baterai yang paling
banyak digunakan pada peralatan Elektronika portabel seperti Digital Kamera,
Handphone, Video Kamera ataupun Laptop. Baterai Li-Ion memiliki daya tahan
siklus yang tinggi dan juga lebih ringan sekitar 30% serta menyediakan kapasitas
yang lebih tinggi sekitar 30% jika dibandingkan dengan Baterai Ni-MH. Rasio
Self-discharge adalah sekitar 20% per bulan. Baterai Li-Ion lebih ramah
lingkungan karena tidak mengandung zat berbahaya Cadmium. Sama seperti
Baterai Ni-MH (Nickel- Metal Hydride), Meskipun tidak memiliki zat berbahaya
Cadmium, Baterai Li-Ion tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat
pakgurufisika.blogspot.com

19. 18
merusak kesehatan manusia dan Lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan daur
ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.
pakgurufisika.blogspot.com

20. 19
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari uraian di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Lithium-ion baterai tidak mengalami perubahan signifikan pada sifat kerja
baterai. 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.
2. Kelebihan baterai LiOH:
a. Lebih ringan. Elektroda baterai lithium-ion terbuat dari lithium yang
ringan dan karbon. Lithium adalah elemen yang sangat reaktif, artinya dia
banyak energy yang bisa disimpan dalam ikatan atomnya.
b. Lebih bertenaga. Satu kilogram baterai lithium-ion bisa menampung 150
Ah/kg, sementara satu kilogram baterai NiMH bisa menampung 100
Ah/kg.
c. Lebih kuat. Sebuah baterai lithium-ion hanya kehilangan 5% isinya setiap
bulan, dibandingkan denagn baterai NiMH yang kehilangan 20% isinya
per bulan.
Kekurangan baterai LiOH:
a. Baterai lithium-ion mulai terdegradasi sejak meninggalkan pabrik. Baterai
hanya kuat bertahan dua sampai tiga tahun, sejak tanggal perakitan.
b. Baterai lithium-ion sangat sensitiif terhadap suhu tinggi. Suhu yang tinggi
menyebabkan baterai terdegradasi lebih cepat dari pada seharusnya.
c. Usia baterai akan tamat, jika penggunaannya benar-benar sampai kosong.
3. Aplikasi baterai LiOH dalam kehidupan sehari-hari antara lain:
a. Senyawa lithium utama adalah litium hidroksida, bubuk putih, bahan
diproduksi adalah litium hidroksida monohidrat. Karbonat dapat
digunakan dalam industri keramik dan dalam kedokteran sebagai
antidepresan.
pakgurufisika.blogspot.com

21. 20
b. Penggunaan industri utama lithium dalam bentuk lithium stearatum,
sebagai pengental pelumas grease.
c. Aplikasi Lithium di lingkungan, seperti semua logam alkali, lithium
bereaksi dengan mudah dalam air dan tidak terjadi secara bebas di alam
karena kegiatannya.
B. Saran
Untuk dapat mengenai cara perawatan baterai LiOH dan aplikasinya, perlu
mempelajari masalah cara merawat baterai LiOH agar awet serta ditambah
referensi yang menunjang.
pakgurufisika.blogspot.com

22. 21
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, M. & Finn, E. J.1992. Dasar-Dasar Fisika Universitas, Jilid 2, edisi 2,
Terjemah: L. Prasetyo & Ir.K.Hadi. Jakarta: Erlangga
Atkins, P.W.2006. Kimia Fisika, Jakarta: Erlangga
Halliday, David. 1984. Fisika (diterjemahkan oleh Erwin Sucipto). Jakarta:
Erlangga.
Tipler, Paul A, 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik, Edisi ketiga, jilid 1
(Terjemahan Dra.Lea P M.Sc dan Rahmat W Adi, Ph.D), Jakarta:
Erlangga
Budiono, Mismail, 2011. Dasar Elektro, Jakarta: Penerbit Erlangga
http: //en. wikipedia. org/wiki/fraunhofer-bateraiLiOh
pakgurufisika.blogspot.com

23. 22
LAMPIRAN 1
GLOSARIUM
PEO Polietilen oksida merupakan salah satu polimer
sintetik yang memiliki daya tarik yang besar.
PVC Polivinil klorida merupakan polimer yang dibentuk
oleh monomer kloro etilen.
PMMA Polimetilmetakrilat merupakan senyawa
homopolimer yang dibentuk dari reaksi
polimerisasi adisi senyawa metil metakrilat.
PVDF Polyvinylidenefluoride merupakan polimer paling
tangguh diantara golongan fluorothermoplastik,
karena ketahanannya terhadap kimia keras pada
temperatur tinggi.
rechargeable Bersifat pengisian ulang.
LiOH Lithium-ion.
Reaksi redoks Reaksi reduki dan oksidasi.
Material aktif tempat masuk-keluarnya ion litium.
collector current bagian pengumpul elektron.
W Watt.
h hours.
Anoda bagian pengumpul elektron dan material aktif.
Stabil Tidak mudah larut.
irreversible capacity baterai dialiri listrik dari luar untuk pertama
kalinya dari keadaan kosong, maka ketika
digunakan besar kapasitas/energi yang di lepas
tidak sama ketika proses pengisian.
cyclability siklus pemakaian
Wh Watt.hours
overheat. panas yang terlalu tinggi
pakgurufisika.blogspot.com

24. 23
LiMn2O4 lithium manganese dioxide.
charge / discharge siklus isi / kuras.
life cycle siklus hidup.
Ni-MH Nickel- Metal Hydride.
Arus DC Arus searah (Direct Current).
single use battery dapat sekali pakai.
Zinc-Carbon Seng-Karbon.
Alkaline Alkali.
Coin Battery bentuk Uang Logam atau disebut juga dengan
Baterai Koin.
Silver Oxide dalam dalam bentuk Baterai Koin (Coin Battery) /
Baterai Kancing (Button Cell).
discharge
Ni-Cd
self discharge
beban pada terminal Baterai.
NIcket-Cadmium.
melakukan discharge sendiri.
Ni-MH Nickel-Metal Hydride.
varco variabel capacitor.
pakgurufisika.blogspot.com