Baterai Lithium

Baterai Lithium
Dewasa ini, hampir semua peralatan elektronik portabel seperti telpon genggam, kamera, dan pemutar musik menggunakan baterai lithium. Dibandingkan dengan baterai-baterai sebelumnya, baterai lithium lebih ringan dan kapasitas penyimpanan listriknya yang lebih tinggi.
Baterai lithium merupakan baterai yang menggunakan logam lithium atau paduan lithium sebagai elektroda negatif (anoda) dan material lain seperti mangan dioksida (MnO2), tionil klorida (SOCl2), sulfur dioksida (SO2), Li-I2, Li-Ag2CrO4, Li(CFx)n dsb sebagai elektroda positif. Lithium merupakan logam yang paling ringan, rasio elektron/massa paling besar dan potensial elektroda paling negatif sehingga baterai lithium mempunyai densitas energi yang tinggi dan tegangan yang tinggi. Selain itu proses dischargenya berlangsung stabil, suhu operasi yang luas, dan kinerja yang baik pada temperatur rendah serta waktu hidup yang panjang menjadikan baterai Lithium menjadi populer belakangan ini.

Baterai Polimer Ion Lithium
Kelemahan dari baterai lithium adalah sifatnya yang reaktif terhadap air atau uap air. Akibatnya perakitan baterai harus benar-benar bebas air. Elektrolit yang digunakan biasanya adalah garam lithium yang dilarutkan dalam larutan organik polar.
Kelemahan ini diatasi dengan munculnya konsep baterai ion lithium dimana sebagai elektroda positif (katoda) tidak digunakan logam lithium akan tetapi menggunakan oksida logam lithium seperti LixCoO2, LiNiO2, dan LiMnO4. Sebagai elektroda negatif (anoda) digunakan material karbon (LixC6). Polimer ion lithium pada prinsipnya sama dengan baterai ion lithium. Perbedaannya adalah penggunaan polimer padat sebagai elektrolit, sedangkan pada baterai ion lithium menggunakan liquid atau gel elektrolit. Penggunaan elektrolit polimer mempunyai kelebihan dalam hal kemudahan dalam proses pabrikasi, fleksibel, ringan, elastik dan transparan.

Elektrolit Polimer
Elektrolit padat baterai tersusun atas polimer sebagai matrik, garam lithium sebagai pembawa muatan dan sering kali ditambah plastisizer untuk meningkatkan konduktivitas ionik dari polimer.

Pada awalnya garam lithium yang digunakan adalah LiClO4, LiBF4, LiPF6 dan LiAsF6 karena mempunyai energi kisi rendah dan anion yang mudah terkoordinasi. Akan tetapi karena kurang stabil, penggunaan garam lithium dengan anion bulky seperti lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide [LiN(CF3SO2)2, LiTFSI], lithium tris(trifuorosulfonyl)methide [LiC(CF3SO2)3, LiTSFM] dan lithium (bis(perfluoroethylsulfonyl) imide [LiN(SO2CF2CF3)2, LiBETI] yang dapat membantu solvasi ion dan mencegah bersatunya pasangan ion menjadi lebih disukai. Selain itu sering juga digunakan garam lithium dengan anion turunan borat karena anionnya dapat mendelokalisasikan muatan.
Garam lithium perfluoroalkylphosphate Li[(C2F5)3PF3] pada etylene carbonate:dimethyl carbonate (50:50 wt %) dapat meningkatkan stabilitas anodik dan efisiensi discharge yang lebih tinggi. Kenaikan kinerja elektrokimia pada elektrolit disebabkan karena perisai sterik dari fosfor dan delokalisasi muatan negatif melalui sifat hidrofobik dan penarikan elektron dari gugus perfluorinated alkyl.
Pendekatan lain untuk meningkatkan dissosiasi garam lithium adalah menggunakan agen pengkomplek anion. Contohnya pada aza-ether tersubtitusi dimana atom hidrogen pada nitrogen digantikan oleh gugus penarik elektron seperti CF3SO3 sehingga nitrogen menjadi kekurangan elektron. Contoh lain pada sisi boron pada senyawa borat atau boran yang kekurangan elektron karena adanya gugus aril atau alkil yang terflourinasi.
Pada elektrolit polimer, ion bergerak pada inter dan intrapolimer diantara sisi koordinasi yang ditunjang dengan fleksibilitas rantai utama dan rantai samping polimernya. Elektrolit polimer mempunyai atom atau gugus atom yang mempunyai kekuatan donor elektron untuk membentuk ikatan koordinasi dengan kation dengan kemudahan dalam rotasi ikatan dan jarak antara sisi koordinasi yang sesuai untuk menghilangkan pengaruh interaksi ion.