Skema sederhana baterai lithium ion biasa (Foto: courtesy flashbattery tech for BATUKITA.com)
BATUKITA.COM-Kota Batu - Baterai adalah penyimpan energi listrik beragam perangkat zaman kini dan nanti. Seperti diketahui, listrik adalah energi masa depan yang bakal menghapus penggunaan energi fosil.
Saat ini banyak jenis baterai yang telah diciptakan dan ilmuwan terus melakukan inovasi untuk menciptakan baterai paling ideal.
Dengan mengenal dan memahami baterai dengan baik, akan mengetahui fungsi, cara penggunaannya dan perawatannya. Tentu agar awet dan memberikan performa terbaik.
Hampir semua barang elektronik yang kita gunakan saat ini pasti menggunakan baterai sebagai penyimpan listrik. Misalnya jam tangan, handphone, alat monitoring kesehatan, remote, laptop, semua menggunakan baterai .
Untuk moda transportasi ke depan, semua sepeda motor dan mobil listrik menggunakan baterai sebagai penyimpan energinya.
Bahkan, truk, pesawat, kapal laut pun akan menggunakan listrik sebagai tenaga penggeraknya melalui baterai.
Karena baterai menjadi sparepart (onderdil) primer perangkat manusia nantinya, ada baiknya mulai mengenal jenis-jenis baterai.
Secara garis besar berdasarkan bahan kimianya, baterai dibagi dalam dua kategori utama, yaitu baterai primer (Primary Batteries) dan baterai sekunder (Secondary Batteries). Masing-masing kategori terdiri dari beragam jenis.
Berikut jenis-jenis baterai berdasarkan bahan kimia penyusunnya:
Baterai ini biasanya punya voltase 1,5 Volt, utamanya baterai yang bentuknya silinder. Meski ada yang 6 Volt dan 9 Volt dengan baterai berbentuk kotak.
Untuk ukuran volume baterai silinder, ada empat. Yakni sangat kecil (AAA), kecil (AA), medium (C) dan besar (D).
Saat ini banyak jenis baterai yang telah diciptakan dan ilmuwan terus melakukan inovasi untuk menciptakan baterai paling ideal.
Dengan mengenal dan memahami baterai dengan baik, akan mengetahui fungsi, cara penggunaannya dan perawatannya. Tentu agar awet dan memberikan performa terbaik.
Hampir semua barang elektronik yang kita gunakan saat ini pasti menggunakan baterai sebagai penyimpan listrik. Misalnya jam tangan, handphone, alat monitoring kesehatan, remote, laptop, semua menggunakan baterai .
Untuk moda transportasi ke depan, semua sepeda motor dan mobil listrik menggunakan baterai sebagai penyimpan energinya.
Bahkan, truk, pesawat, kapal laut pun akan menggunakan listrik sebagai tenaga penggeraknya melalui baterai.
Karena baterai menjadi sparepart (onderdil) primer perangkat manusia nantinya, ada baiknya mulai mengenal jenis-jenis baterai.
Secara garis besar berdasarkan bahan kimianya, baterai dibagi dalam dua kategori utama, yaitu baterai primer (Primary Batteries) dan baterai sekunder (Secondary Batteries). Masing-masing kategori terdiri dari beragam jenis.
Berikut jenis-jenis baterai berdasarkan bahan kimia penyusunnya:
A. Baterai Primer (Primary Batteries)
Jenis ini disebut juga baterai sekali pakai atau single-use battery. Baterai jenis primer ini berarti setelah habis arus listriknya, baterai tak dapat diisi ulang energi listrik lagi (dicas). Baterai harus dibuang di tempat yang aman.Baterai ini biasanya punya voltase 1,5 Volt, utamanya baterai yang bentuknya silinder. Meski ada yang 6 Volt dan 9 Volt dengan baterai berbentuk kotak.
Untuk ukuran volume baterai silinder, ada empat. Yakni sangat kecil (AAA), kecil (AA), medium (C) dan besar (D).
Baterai primer terdiri dari:
1. Baterai Carbon Zinc (Zn-MnO2)
Battery Carbon Zinc ini sering disebut sebagai baterai heavy duty. Terminal positifnya adalah batang carbon (sejenis arang) yang dibungkus oleh lapisan zink yang menjadi kutub negatif.
Baterai jenis ini merupakan baterai primer yang paling dikenal masyarakat sejak dahulu. Harga baterai ini paling murah. Baterai carbon zinc banyak digunakan dalam rumah tangga seperti pada jam dinding dan remote control.
Baterai jenis ini memiliki daya yang lebih besar dan umur simpan daya yang lebih lama dari baterai carbon zink.
Umur simpannya bisa lebih dari 10 tahun dan tetap bekerja dengan baik pada suhu yang sangat rendah.
Baterai Lithium umumnya sebesar uang coin (coin batteries atau button batteries). Misalnya untuk jam tangan atau baterai memori pada komputer. Ada pula yang berukuran AA. Keterbatasan ukuran itu karena pertimbangan keselamatan dan keamanan ketika digunakan masyarakat umum.
Sebenarnya ada juga ukuran yang lebih besar, namun penggunaannya hanya terbatas pada kepentingan militer.
Karena bahannya mahal, ukurannya sangat kecil, biasanya sebesar kancing baju. Penggunaannya biasanya pada jam tangan, kalkulator.
Namun karena bobotnya, baterai ini tidak memungkinkan digunakan pada barang elektronik yang portable.
Bahan timbal (lead) merupakan racun dan bersifat karsinogen. Karenanya harus didaur ulang dengan baik.
Proses daur ulang baterai lead acid merupakan proses daur ulang paling sukses di dunia.
Saat ini 93 persen baterai lead acid telah didaur ulang dan dipergunakan untuk memroduksi baterai lead acid yang baru.
Di antara baterai yang dapat dicas ulang, jenis baterai ini merupakan jenis yang paling rendah siklus pengecasan ulangnya, sekitar 25 kali atau lebih.
Kekurangannya baterai jenis ini memiliki waktu pakai yang rendah (lebih sering dicas). Arus listrik setelah dicas penuh akan berkurang 30% per bulan jika tidak dipergunakan.
Baterai jenis ini memiliki kandungan racun (toxic) 15%, karsinogenic cadmium, (zat yang dapat menyebabkan kanker). Untuk itu harus di-recycle dan tidak dibuang sembarang tempat.
Penggunaan dan penjualan Baterai Ni-Cd dalam perangkat portabel konsumen telah dilarang oleh EU (European Union) berdasarkan peraturan “Directive 2006/66/EC” atau dikenal dengan “Battery Directive”.
Baterai jenis ini walaupun berbahaya tetap banyak digunakan terutama pada alat-alat pertukangan.
Cycle life ( jumlah cas ulang setelah pemakaian) lebih tinggi dan memiliki kemampuan pada beban arus yang lebih tinggi.
Self-discharge atau arus berkurang selama penyimpanan rata-rata 40% per bulan.
Baterai Ni-MH tidak mengandung racun cadmium, tapi tetap mengandung zat karsinogen, soperti nickel-oxides dan cobalt.
Baterai lithium ion mengisi daya lebih cepat, bertahan lebih lama, dan memiliki kepadatan daya lebih tinggi, kekuatan baterai lebih lama dalam kemasan yang lebih ringan.
Namun, jika terkena panas berlebih, baterai akan rusak bahkan dapat terbakar atau meledak.
Baterai jenis ini merupakan baterai primer yang paling dikenal masyarakat sejak dahulu. Harga baterai ini paling murah. Baterai carbon zinc banyak digunakan dalam rumah tangga seperti pada jam dinding dan remote control.
2. Baterai Alkaline
Baterai alkaline punya nama kimia antara lain baterai zinc-alkaline manganese dioxide. Ada pula alkaline yang unsur manganese dioxide-nya diganti potasium hydroxide.Baterai jenis ini memiliki daya yang lebih besar dan umur simpan daya yang lebih lama dari baterai carbon zink.
3. Lithium Cells
Baterai Lithium Cells memiliki kinerja yang jauh lebih baik melampaui baterai elektrolit konvensional.Umur simpannya bisa lebih dari 10 tahun dan tetap bekerja dengan baik pada suhu yang sangat rendah.
Baterai Lithium umumnya sebesar uang coin (coin batteries atau button batteries). Misalnya untuk jam tangan atau baterai memori pada komputer. Ada pula yang berukuran AA. Keterbatasan ukuran itu karena pertimbangan keselamatan dan keamanan ketika digunakan masyarakat umum.
Sebenarnya ada juga ukuran yang lebih besar, namun penggunaannya hanya terbatas pada kepentingan militer.
4. Silver Oxide Cells
Baterai silver oxide memiliki kepadatan energi sangat tinggi tetapi harganya mahal. Itu karena terbuat dari bahan silver (perak).Karena bahannya mahal, ukurannya sangat kecil, biasanya sebesar kancing baju. Penggunaannya biasanya pada jam tangan, kalkulator.
5. Zinc Air Cells
Baterai zinc air cells menjadi standar yang digunakan pada alat bantu dengar. Memiliki waktu pakai yang sangat lama karena hanya memiliki material anoda saja, sedangkan katodanya memanfaatkan udara di sekitarnya.B. Baterai Sekunder (Secondary Batteries)
Jenis ini disebut juga baterai yang dapat dicas ulang (rechargeable batteries) jika telah habis arus listriknya. Baterai sekunder terdiri dari:1. Baterai Lead Acid (Aki)
Baterai lead acid (asam timbal) lebih dikenal dengan nama aki. Sangat populer di seluruh dunia. Baterai jenis ini punya daya tahan tinggi dan sangat ekonomis.Namun karena bobotnya, baterai ini tidak memungkinkan digunakan pada barang elektronik yang portable.
Bahan timbal (lead) merupakan racun dan bersifat karsinogen. Karenanya harus didaur ulang dengan baik.
Proses daur ulang baterai lead acid merupakan proses daur ulang paling sukses di dunia.
Saat ini 93 persen baterai lead acid telah didaur ulang dan dipergunakan untuk memroduksi baterai lead acid yang baru.
2. Rechargeable Alkaline
Merupakan baterai alkaline yang paling murah yang dapat dicas ulang. Jenis ini memiliki umur simpan yang sedang dan cocok untuk penggunaan yang umum / moderat.Di antara baterai yang dapat dicas ulang, jenis baterai ini merupakan jenis yang paling rendah siklus pengecasan ulangnya, sekitar 25 kali atau lebih.
3. Baterai Nickel Cadmium (Ni-Cd)
Baterai Ni-Cd merupakan baterai cas ulang yang handal dan mempunyai daya relatif tinggi. Baterai ini dapat digunakan dalam rentang temperatur yang luas. Baterai ini tersusun dari nickel oxide hydroxide dan metallic cadmium.Kekurangannya baterai jenis ini memiliki waktu pakai yang rendah (lebih sering dicas). Arus listrik setelah dicas penuh akan berkurang 30% per bulan jika tidak dipergunakan.
Baterai jenis ini memiliki kandungan racun (toxic) 15%, karsinogenic cadmium, (zat yang dapat menyebabkan kanker). Untuk itu harus di-recycle dan tidak dibuang sembarang tempat.
Penggunaan dan penjualan Baterai Ni-Cd dalam perangkat portabel konsumen telah dilarang oleh EU (European Union) berdasarkan peraturan “Directive 2006/66/EC” atau dikenal dengan “Battery Directive”.
Baterai jenis ini walaupun berbahaya tetap banyak digunakan terutama pada alat-alat pertukangan.
4. Baterai Nickel Metal Hydride (Ni-MH)
Baterai Ni-MH 30 persen lebih banyak kapasitasnya dibanding baterai Ni-Cd pada tegangan yang sama.Cycle life ( jumlah cas ulang setelah pemakaian) lebih tinggi dan memiliki kemampuan pada beban arus yang lebih tinggi.
Self-discharge atau arus berkurang selama penyimpanan rata-rata 40% per bulan.
Baterai Ni-MH tidak mengandung racun cadmium, tapi tetap mengandung zat karsinogen, soperti nickel-oxides dan cobalt.
5. Lithium Ion (Li-Ion)
Baterai lithium ion merupakan terobosan baru dalam dunia baterai rechargeable. Beratnya lebih ringan 30% namun kapasitasnya lebih banyak 30% dibanding baterai Ni-MH. Self-discharge-nya per bulan rendah.Baterai lithium ion mengisi daya lebih cepat, bertahan lebih lama, dan memiliki kepadatan daya lebih tinggi, kekuatan baterai lebih lama dalam kemasan yang lebih ringan.
Namun, jika terkena panas berlebih, baterai akan rusak bahkan dapat terbakar atau meledak.
Skema perbedaan baterai lithium ion biasa dan lithum solid state (Foto: courtesy flashbattery tech for BATUKITA.com)
Tidak mengandung racun cadmium tetapi tetap mengandung zat karsinogen seperti cobalt oxides dan nickel oxides.
Baterai jenis ini banyak digunakan pada laptop, handphone, kamera DLSR. Juga pada kendaraan listrik. Baterai ini diisi menggunakan charger khusus bawaan saat membeli baterai atau peralatan elektronik.
Baterai LFP
Salah satu jenis baterai Lithium Ion adalah Lithium Iron Phosphate Battery (LiFePO4), juga disebut baterai LFP (lithium ferrophosphate).
Baterai LFP adalah baterai lithium-ion yang menggunakan LiFePO4 sebagai bahan katodanya.
Baterai LFP memiliki kepadatan energi yang agak rendah, dibanding lithium oksida kobalt (LiCoO2) yang lebih umum ditemukan di barang elektronik.
Namun baterai LFP menawarkan masa pakai yang lebih lama dan harga lebih rendah.
Lebh dari itu, LFP diklaim lebih bersahabat dengan lingkungan dan lebih aman karena minim risiko meletus karena oksigen terikat erat ke molekulnya.
Baterai LFP bisa dikombinasikan dengan panel surya dan solar controller. Beberapa kegunaan antara lain untuk baterai sepeda, motor, mobil, mobil golf, forklift, UPS cadangan, telekomuikasi, peralatan kedokteran dan banyak lagi.
Salah satu jenis baterai solid state adalah yang menggunakan material lithium (lithium solid state).
Baterai lithium solid state tidak mengandung senyawa lithium dalam bentuk cair (gel+membran), seperti baterai lithium ion biasa.
Melainkan mengandung elektroda lithium padat yang dapat menampung energi hingga dua kali lipat lebih banyak.
Baterai solid state ini diklaim dapat menampung lebih dari 1.000 Wh per satu liter volume.
Sebagai perbandingan, baterai lithium ion tradisional dengan kualitas terbaik pun hanya mampu menampung hingga 620 Wh per liternya.
Tidak hanya itu, wujud padat baterai solid state juga diyakini lebih ramah lingkungan ketimbang baterai lithium ion cair.
Tidak ada kebocoran elektrolit sehingga terhindar dari kebakaran dan ledakan. Lalu menghindari pelarian termal, dan menghindari materail dendrit.
Ongkos produksi yang diperlukan untuk baterai solid state juga lebih kecil.
Baterai LFP adalah baterai lithium-ion yang menggunakan LiFePO4 sebagai bahan katodanya.
Baterai LFP memiliki kepadatan energi yang agak rendah, dibanding lithium oksida kobalt (LiCoO2) yang lebih umum ditemukan di barang elektronik.
Namun baterai LFP menawarkan masa pakai yang lebih lama dan harga lebih rendah.
Lebh dari itu, LFP diklaim lebih bersahabat dengan lingkungan dan lebih aman karena minim risiko meletus karena oksigen terikat erat ke molekulnya.
Baterai LFP bisa dikombinasikan dengan panel surya dan solar controller. Beberapa kegunaan antara lain untuk baterai sepeda, motor, mobil, mobil golf, forklift, UPS cadangan, telekomuikasi, peralatan kedokteran dan banyak lagi.
6. Baterai Solid State
Baterai solid state adalah baterai yang menggunakan material kimia padat. Baik katoda, anoda maupun elektrolitnya. Sehingga kepadatan energinya bisa lebih tinggi dengan bobot ringan.Salah satu jenis baterai solid state adalah yang menggunakan material lithium (lithium solid state).
Baterai lithium solid state tidak mengandung senyawa lithium dalam bentuk cair (gel+membran), seperti baterai lithium ion biasa.
Melainkan mengandung elektroda lithium padat yang dapat menampung energi hingga dua kali lipat lebih banyak.
Baterai solid state ini diklaim dapat menampung lebih dari 1.000 Wh per satu liter volume.
Sebagai perbandingan, baterai lithium ion tradisional dengan kualitas terbaik pun hanya mampu menampung hingga 620 Wh per liternya.
Tidak hanya itu, wujud padat baterai solid state juga diyakini lebih ramah lingkungan ketimbang baterai lithium ion cair.
Tidak ada kebocoran elektrolit sehingga terhindar dari kebakaran dan ledakan. Lalu menghindari pelarian termal, dan menghindari materail dendrit.
Ongkos produksi yang diperlukan untuk baterai solid state juga lebih kecil.
7. Baterai Kalium Ion
Meningkatnya permintaan baterai litium ion menyebabkan meningkatnya harga baterai. Sebab ketersediaan litium di dunia rendah.Alternatif pengganti litium adalah kalium. Unsur kalium (potash) berada di golongan yang sama dengan litium.
Baterai kalium ion memiliki keunggulan utama, misalnya harganya lebih murah dan tegangannya yang mendekati lithium.
Prussian blue (senyawa katoda berunsur Kalium) telah diuji coba sebagai katoda pada baterai kalium ion dengan media elektrolit non-aqueos, pada 2004.
Hasilnya menunjukkan tegangan yang dihasilkan adalah 3,7 Volt. Angka ini lebih besar daripada digunakan pada baterai lithium ion (3,1 V) dan baterai natrium ion (3,2 V). Demikian dikutip dari Vaalma, C., Buchholz, D dan Passerini, S (2018) dalam Non-Aqueous Potassium-Ion Batteries : A Review. Current Opinion in Electrochemistry.
Katoda Prussian Blue juga menghasilkan kapasitas baterai sebesar 142 mAh/gram. Nilai tersebut hampir mendekatai kapasitas teoritisnya sebesar 156 mAh/gram. Disadur dari Eftekhari, A., Jian, Z dan Ji, X (2016) dalam Potassium Secondary Batteries. Applied Materials & Interfaces, 9, 1-42.
Sementara material anoda pada baterai kalium ion umumnya menggunakan karbon. Misalnya Graphite intercalation compound (GIC) merupakan lapisan graphene yang memuat unsur kalium (K-GIC).
Elektrolit menjadi media perpindahan ion K+ dari anoda menuju katoda atau sebaliknya. Baterai kalium ion dapat beroperasi pada elektrolit aqueous dan non-aqueous.
Demikian beberapa jenis baterai yang umum digunakan sekarang ini. Masih banyak potensi pengembangan baterai di masa mendatang. Ditunggu...(*)
John
John
