Jenis Baterai Lithium, Ternyata Ada 6 Tipe Baterai Lithium
Mengenal berbagai jenis Baterai Lithium yang Banyak Digunakan
Jenis Baterai Lithium Ion, Ternyata Ada 6 Tipe Baterai Lithium. Baterai lithium-ion sangat penting untuk teknologi modern, memberi daya pada ponsel, laptop, perangkat medis, dan bahkan kendaraan listrik.
Permintaan dan produksi baterai lithium terus meningkat seiring banyaknya kendaraan listrik. bahkan disinyalir permintaan terbesar baterai lithium adalah industri otomotif yang terus bertransformasi ke arah electrik. Selain itu berbagai perangkat juga menggantungkan suply energi pada baterai lithium ini.
Tetapi jenis baterai lithium-ion mana yang digunakan untuk aplikasi apa? Ada lebih dari satu jenis baterai lithium-ion, dan tidak semuanya diciptakan sama. Kami telah menguraikan enam jenis baterai lithium-ion di bawah ini, serta komposisi dan penggunaan umum mereka. Baca terus untuk mengetahui lebih lanjut tentang teknologi menarik ini.
Ada 6 Jenis Baterai Lithium
1. Litium kobalt oksida
Juga dikenal sebagai baterai lithium cobaltate atau lithium-ion cobalt, baterai lithium cobalt oxide terbuat dari lithium karbonat dan kobalt. Karena energi spesifiknya yang sangat tinggi, baterai ini digunakan untuk ponsel, laptop, dan kamera elektronik. Mereka memiliki katoda oksida kobalt dan menggunakan karbon grafit sebagai bahan anoda mereka; selama pengosongan, ion litium berpindah dari anoda ke katoda, dengan aliran terbalik saat baterai sedang diisi.
Baterai jenis ini memiliki beberapa kelemahan, termasuk masa pakai baterai yang relatif singkat dan daya spesifik yang terbatas. Selain itu, Battery University mencatat bahwa baterai ini tidak seaman jenis lainnya. Meski begitu, karakteristiknya menjadikannya pilihan populer untuk ponsel dan perangkat elektronik portabel lainnya.
| Lithium Cobalt Oxide: LiCoO2 cathode (~60% Co), graphite anode Short form: LCO or Li-cobalt. Since 1991 | |
| Voltages | 3.60V nominal; typical operating range 3.0–4.2V/cell |
| Specific energy (capacity) | 150–200Wh/kg. Specialty cells provide up to 240Wh/kg. |
| Charge (C-rate) | 0.7–1C, charges to 4.20V (most cells); 3h charge typical. Charge current above 1C shortens battery life. |
| Discharge (C-rate) | 1C; 2.50V cut off. Discharge current above 1C shortens battery life. |
| Cycle life | 500–1000, related to depth of discharge, load, temperature |
| Thermal runaway | 150°C (302°F). Full charge promotes thermal runaway |
| Applications | Mobile phones, tablets, laptops, cameras |
| Comments 2019 update: | Very high specific energy, limited specific power. Cobalt is expensive. Serves as Energy Cell. Market share has stabilized. Early version; no longer relevant. |
2. Lithium mangan oksida
Baterai lithium mangan oksida juga biasa disebut lithium mangan atau baterai mangan lithium-ion dan kadang-kadang disebut sebagai li-mangan atau spinel mangan. Teknologi untuk jenis baterai ini ditemukan pada tahun 1980-an, dengan publikasi pertama tentang masalah ini muncul di Buletin Penelitian Material pada tahun 1983. Sel lithium-ion komersial pertama yang dibuat dengan lithium mangan oksida sebagai bahan katoda diproduksi pada tahun 1996 oleh Energi Moli.
Baterai lithium mangan oksida terkenal karena stabilitas suhunya yang tinggi dan juga lebih aman daripada jenis baterai lithium-ion lainnya. Untuk alasan ini, mereka sering digunakan dalam peralatan dan perangkat medis, tetapi mereka juga dapat digunakan dalam perkakas listrik, sepeda listrik, dan lainnya. Dimungkinkan juga untuk menggunakan baterai lithium mangan oksida untuk menyalakan laptop dan mobil powertrain listrik.
| Lithium Manganese Oxide: LiMn2O4 cathode. graphite anode Short form: LMO or Li-manganese (spinel structure) Since 1996 | |
| Voltages | 3.70V (3.80V) nominal; typical operating range 3.0–4.2V/cell |
| Specific energy (capacity) | 100–150Wh/kg |
| Charge (C-rate) | 0.7–1C typical, 3C maximum, charges to 4.20V (most cells) |
| Discharge (C-rate) | 1C; 10C possible with some cells, 30C pulse (5s), 2.50V cut-off |
| Cycle life | 300–700 (related to depth of discharge, temperature) |
| Thermal runaway | 250°C (482°F) typical. High charge promotes thermal runaway |
| Applications | Power tools, medical devices, electric powertrains |
| Comments 2019 update: | High power but less capacity; safer than Li-cobalt; commonly mixed with NMC to improve performance. Less relevant now; limited growth potential. |
3. Lithium besi fosfat
Baterai lithium besi fosfat, juga dikenal sebagai baterai li-fosfat, menggunakan fosfat sebagai katoda. Mereka mendapat manfaat dari sifat resistansi rendah, yang meningkatkan keamanan dan stabilitas termal.
Manfaat lainnya termasuk daya tahan dan siklus hidup yang panjang — baterai yang terisi penuh dapat disimpan dengan sedikit perubahan pada total masa pakai baterai. Baterai li-fosfat seringkali merupakan pilihan yang paling hemat biaya juga ketika masa pakai baterai yang lama dipertimbangkan. Namun, tegangan baterai li-fosfat yang lebih rendah berarti baterai ini memiliki energi yang lebih sedikit daripada jenis baterai lithium lainnya.
Oleh karena itu, baterai ini sering digunakan pada sepeda motor listrik serta aplikasi lain yang membutuhkan siklus hidup yang panjang dan keamanan yang signifikan. Kendaraan listrik juga sering menggunakan baterai ini.
| 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. |
4. Lithium nikel mangan kobalt oksida
Juga dikenal sebagai lithium mangan kobalt oksida atau baterai NMC, baterai lithium nikel mangan kobalt oksida terbuat dari beberapa bahan yang umum dalam jenis baterai lithium-ion. Mereka termasuk katoda yang terbuat dari kombinasi nikel, mangan dan kobalt.
Seperti jenis baterai lithium-ion lainnya, baterai NMC dapat memiliki kepadatan energi spesifik yang tinggi atau daya spesifik yang tinggi. Mereka tidak dapat, bagaimanapun, memiliki kedua properti. Jenis baterai ini paling umum di alat-alat listrik dan di powertrains untuk kendaraan.
Rasio kombinasi katoda biasanya 60 persen nikel, 20 persen mangan dan 20 persen kobalt. Ini berarti bahwa biaya bahan baku lebih rendah daripada opsi baterai lithium-ion lainnya, karena kobalt bisa sangat mahal. Baterai ini mungkin akan turun harganya lebih jauh di masa depan, karena beberapa pembuat baterai berencana untuk mengalihkan bahan kimia baterai mereka ke persentase nikel yang lebih tinggi sehingga mereka dapat menggunakan lebih sedikit kobalt. Jenis baterai ini umumnya lebih disukai untuk kendaraan listrik karena tingkat pemanasan sendiri yang sangat rendah.
| 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. |
5. Lithium nikel kobalt aluminium oksida
Baterai lithium nikel kobalt aluminium oksida juga disebut baterai NCA, dan menjadi semakin penting dalam powertrain listrik dan penyimpanan jaringan.
Baterai NCA tidak umum di industri konsumen, tetapi menjanjikan untuk industri otomotif. Baterai NCA memberikan pilihan energi tinggi dengan masa pakai yang baik, tetapi baterai ini tidak seaman dibandingkan dengan jenis baterai lithium-ion lainnya dan cukup mahal. Baterai NCA harus disertai dengan perangkat pemantauan untuk memastikan keselamatan pengemudi.
Mengingat penggunaan baterai NCA secara konsisten pada kendaraan listrik, ada kemungkinan permintaan baterai ini akan meningkat seiring dengan semakin umum penggunaan kendaraan listrik.
| 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. |
6. Lithium titanate
Terakhir, lithium titanate, juga dikenal sebagai li-titanate, adalah kelas baterai yang memungkinkan aplikasi yang terus meningkat. Keuntungan utama baterai li-titanate adalah waktu pengisian ulang yang sangat cepat, berkat nanoteknologi canggihnya, tulis Battery Space.
Saat ini, produsen kendaraan dan sepeda listrik menggunakan baterai li-titanate, dan ada potensi baterai jenis ini digunakan di bus listrik untuk transportasi umum. Namun, baterai ini memiliki voltase bawaan yang lebih rendah, atau kepadatan energi yang lebih rendah, daripada jenis baterai lithium-ion lainnya, yang dapat menimbulkan masalah dengan menyalakan kendaraan secara efisien. Meski begitu, kerapatan baterai lithium titanate masih lebih tinggi dibandingkan baterai non-lithium-ion lainnya, yang merupakan nilai plus.
Aplikasi untuk baterai ini dapat mencakup penggunaan militer dan kedirgantaraan, dan juga dapat digunakan untuk menyimpan energi angin dan matahari serta membuat jaringan pintar. Lebih lanjut, Battery Space menyarankan baterai ini juga dapat digunakan dalam pencadangan sistem-kritis untuk sistem tenaga.
| 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. |
