Sekilas Tentang Baterai Litium

Penghargaan Nobel tahun ini kembali digelar. Pada bidang kimia, penghargaan tersebut jatuh kepada M. Stanley Whittingham, John B. Goodenough dan Akira Yoshino atas kontribusi mereka terhadap perkembangan baterai Litium.

"Eh? Baterai Litium? Sepertinya pernah dengar deh. Oh yang biasa di HP ya?"

Iyap! Baterai Litium yang dikembangkan ilmuwan-ilmuwan hebat tersebut berhasil memberikan pandangan baru kepada dunia mengenai energi dan cara penyimpanannya.

Sebenarnya bagaimana sih sejarah baterai Litium? Mengapa ilmuwan-ilmuwan tersebut terpikir untuk membuat baterai Litium?

Sejarah Baterai Litium

Penemuan baterai Litium sebenarnya diinisasi oleh masalah yang masih kita hadapi sampai saat ini, krisis energi. Pada pertengahan abad ke-20, jumlah kendaraan terus meningkat. Asap dan polusi memenuhi seluruh kota. Cadangan minyak bumi semakin menipis. Hal ini mendorong para pemegang perusahaan dan ilmuwan untuk mencari pengganti minyak bumi.

Pada tahun 1972, Whittingham menemukan bahwa interkalasi (fenomena masuknya ion ke dalam ruang seukuran atom pada padatan) ion K+ ke dalam TaS2 menghasilkan material dengan densitas energi yang besar dan menghasilkan tegangan yang tinggi. Whittingham mengganti TaS2 dengan TiS2 yang lebih ringan. Li kemudian digunakan sebagai anoda karena sifatnya yang mudah melepaskan elektron. Desain baterai rancangan Whittingham ini berhasil mengungguli baterai Pb dan baterai Ni-Cd yang sudah beredar saat itu. Akan tetapi, Li yang terlalu reaktif membuat penggunaannya menjadi tidak aman karena mudah meledak setelah baterai tersebut beberapa kali diisiulang.

Goodenough mengembangkan baterai rancangan Whittingham. Goodenough berpikir bahwa ketimbang menggunakan logam disulfida sebagai katoda, logam dioksida dapat meningkatkan kerja baterai menjadi lebih baik. Goodenough kemudian mencari logam dioksida berstruktur kokoh apakah yang dapat menginterkalasi ion Li+. Tahun 1980, Goodenough menemukan jawabannya: CoO2. Penggunaan CoO2 sebagai katoda meningkatkan kinerja baterai rancangan Whittingham sebelumnya hingga dua lipat.

Eh, sepertinya ada yang kelupaan. Kan tadi katanya baterai rancangan Whittingham gak aman karena Li terlalu reaktif sebagai anoda. Terus bagaimana? Nah, Yoshino menyelidiki anoda apa yang cocok digunakan sebagai pengganti logam Li yang terlalu reaktif. Para ilmuwan telah mengetahui bahwa grafit dapat menginterkalasi ion Li+. Akan tetapi, struktur grafit akan berantakan ketika kontak dengan elektrolit pada baterai. Yoshino kemudian menemukan bahwa penggunaan  petroleum coke yang sama-sama padatan berbasis karbon dapat menjadi alternatif. Temuan Yoshino ini berhasil menyempurnakan desain baterai Litium Whittingham dan Goodenough. Interkalasi ion Li+ pada kedua elektroda dan tidak digunakannya Li dalam bentuk logamnya membuat baterai tersebut menjadi mudah diisiulang, tahan lama, stabil dan aman digunakan.

Mekanisme Kerja Baterai Litium

©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Ketika baterai digunakan, Li yang terinterkalasi dengan petroleum coke sebagai anoda akan melepaskan elektron dan menimbulkan arus listrik. Ion Li+ yang bergerak menuju menuju CoO2 sebagai katoda dengan bantuan elektrolit. Ketika baterai diisi ulang, proses sebaliknya terjadi.

Pentingnya Baterai Litium pada Kehidupan Kita

Baterai Litium berkontribusi besar terhadap energi dan perkembangan teknologi. Baterai Litium yang digunakan pada kendaraan mengurangi emisi rumah kaca. Baterai Litium yang digunakan pada laptop sangat memudahkan kita untuk meningkatkan produktivitas kerja dan yang paling penting, baterai Litium pada HP-mu membuatmu bisa membaca artikel-artikel sains bermanfaat di akun Rumah Sains Indonesia sekarang!      

Referensi

Popular information. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2019. Thu. 10 Oct 2019. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/popular-information/

Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2019. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2019. Thu. 10 Oct 2019. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/press-release/