Cara Kerja & Sirkuit yang Terdapat pada Baterai Lithium-Ion

Baterai lithium-ion lazim digunakan dalam berbagai perangkat elektronik seperti ponsel, MP3 player, laptop, dll.
Baterai ini bisa diisi ulang dan memiliki kepadatan energi yang tinggi dibandingkan jenis baterai lain disamping bobotnya yang lebih ringan.
Baterai lithium-ion memiliki kemampuan penyimpanan energi tinggi per satuan volume. Energi yang tersimpan merupakan jenis energi elektrokimia.
Energi elektrokimia merupakan jenis energi listrik yang berasal dari reaksi kimia yang dalam hal ini terjadi di dalam baterai.


Cara Kerja Sel Elektrokimia
Agar bisa berfungsi, setiap sel elektrokimia harus memiliki dua elemen penting yaitu elektroda dan elektrolit.
Elektroda terdiri dari dua jenis yaitu anoda dan katoda yang menghantarkan energi listrik (ion).
Anoda dihubungkan ke terminal negatif baterai sementara katoda dihubungkan ke terminal positif baterai.
Elektroda terendam dalam elektrolit yang bertindak sebagai medium cair untuk pergerakan ion.
Elektrolit juga bertindak sebagai buffer dan berfungsi membantu reaksi elektrokimia dalam baterai.
Pergerakan elektron dalam elektrolit dan di antara elektroda akan menghasilkan arus listrik.

Cara Kerja Baterai Lithium-Ion
Anoda dan katoda baterai lithium-ion terbuat dari karbon dan oksida lithium.
Sedangkan elektrolit terbuat dari garam lithium yang dilarutkan dalam pelarut organik.
Bahan pembuat anoda sebagian besar merupakan grafit sedangkan katoda terbuat dari salah satu bahan berikut: lithium kobalt oksida (LiCoO2), lithium besi fosfat (LiFePO4), atau lithium oksida mangan (LiMn2O4).
Elektrolit yang umum digunakan adalah garam lithium seperti lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), dan lithium perklorat (LiClO4) yang dilarutkan dalam pelarut organik seperti etilen karbonat, dimetil karbonat, dan dietil karbonat.

Elektrolit yang digunakan bersifat tidak larut dalam air karena lithium (logam alkali yang sangat reaktif) bereaksi dengan air membentuk hidroksida lithium dan gas hidrogen yang tidak diinginkan.
Selama pengisian (charging), ion lithium dari katoda berpindah ke anoda dan menetap di lapisan anoda. Pada proses ini, ion lithium mengalir melalui elektrolit.
Selama proses pemakaian, ion lithium bergerak kembali ke katoda dari anoda.
Setelah baterai dipakai, elektron mengalir berlawanan dengan arah ion lithium di sirkuit luar. Karena terjadinya pergerakan elektron, maka arus listrik bisa dihasilkan.

Sirkuit Baterai Lithium-ion
Berikut akan diulas perihal berbagai sirkuit yang terdapat dalam baterai:
1. Controller IC (Integrated Circuit): Sirkuit ini memonitor tingkat tegangan dan arus dalam baterai.

2. Control Switches: Switch (saklar) ini terbuat dari transistor efek medan, yang memutus atau menghentikan proses pengisian dan pemakaian, setelah menerima sinyal kontrol langsung dari Controller IC.

3. Fuse: Ketika suhu control switch naik di atas tingkat tertentu, fuse (sekering) memotong aliran arus. Hal ini membantu menghemat energi baterai.

4. Thermistor: Aliran arus di baterai dikendalikan oleh thermistor yang bekerja berdasarkan besar hambatan arus.

5. Positive Temperature Coefficient (PTC) switch: Alih-alih menggunakan thermistor, jenis saklar ini juga digunakan dalam beberapa jenis baterai lithium-ion untuk mencegah overheating.

Pada lithium-ion, kapasitas baterai akan tergantung pada luas permukaan elektroda yang digunakan.
Kelebihan baterai lithium-ion juga terletak pada jumlah siklus pengisian dan pemakaian yang lebih banyak serta laju pengisian lebih cepat dibandingkan jenis baterai lain.