Baterai berbasis lithium telah menjadi bagian integral dari kehidupan kita selama beberapa dekade dan diperlukan untuk berbagai perangkat elektronik. Tetapi mengapa baterai berbasis litium menjadi begitu populer, dan adakah alternatif yang lebih baik di luar sana? Apa yang suatu hari nanti bisa menggantikan baterai berbasis lithium sama sekali?
Apa Itu Baterai Berbasis Lithium?
Baterai berbasis lithium (baterai lithium-ion) adalah jenis baterai yang paling umum saat ini. Ide baterai berbasis lithium pertama kali diusulkan pada tahun 1976 oleh Michael Stanley Whittingham, seorang ahli kimia Inggris. Baterai berbasis lithium pertama kali tersedia secara komersial dalam skala luas beberapa tahun kemudian, pada tahun 1991, ketika mereka diproduksi secara massal.
Baterai berbasis litium dapat hadir dalam berbagai bentuk, dengan varian yang paling terkenal termasuk litium besi fosfat, litium kobalt oksida, litium mangan oksida, dan kobalt mangan nikel litium oksida. Baterai ini berisi sel daya kecil, masing-masing terdiri dari elektroda positif (katoda), elektroda negatif (anoda), dan elektrolit.
Di dalam sel, ion litium bergerak di antara elektroda positif dan negatif, dengan elektrolit bertindak sebagai vektor pergerakan. Ion lithium (Li+) memiliki muatan positif dan karena itu tertarik ke elektroda negatif. Kedua elektroda juga terdiri dari komponen kunci. Dalam kasus baterai lithium kobalt oksida biasa, katoda terbuat dari oksida kobalt lithium, sedangkan anoda biasanya terbuat dari senyawa berbasis karbon yang dikenal sebagai grafit.
Katoda akan memberikan beberapa ion litium positifnya, yang kemudian berjalan ke anoda melalui elektrolit, melepaskan energi yang akan digunakan baterai untuk keluaran dayanya. Proses cepat dan sederhana ini sekarang diandalkan oleh miliaran orang di seluruh dunia untuk mengisi daya perangkat mereka.
Banyak merek baterai lithium-ion sekali pakai. Meskipun dapat memberi daya pada perangkat selama berminggu-minggu, berbulan-bulan, atau bahkan bertahun-tahun, perangkat tersebut harus dibuang dan diganti setelah baterai mati. Namun, isi ulang baterai berbasis lithium sekarang sangat populer, karena dapat menghemat uang pengguna dan menghasilkan lebih sedikit limbah.
Tapi mengapa, tepatnya, baterai berbasis lithium menjadi pilihan utama? Apa yang membuat mereka menjadi pilihan yang menarik bagi produsen dan konsumen?
Mengapa Kami Menggunakan Baterai Berbasis Lithium?
Kami terutama menggunakan baterai berbasis lithium karena umurnya yang panjang dibandingkan dengan jenis baterai lainnya. Pabrikan ingin memproduksi dan menjual baterai yang menghasilkan daya selama beberapa hari namun tetap ringan dan ringkas. Selanjutnya, menurut Institut Energi Bersih, baterai Lithium-ion memiliki self-discharge sangat rendah sekitar 1-2% per bulan, yang berarti mereka kehilangan persentase yang lebih rendah dari keseluruhan kapasitas daya setiap kali digunakan.
Baterai lithium-ion dapat menghasilkan energi melalui proses kimia sederhana, menjadikannya pilihan yang sangat menarik bagi produsen. Selain itu, kepadatan energi baterai lithium-ion menjadikannya pilihan yang paling disukai. Baterai lithium-ion standar memiliki kapasitas 260-270wh/kg (watt-jam per kilogram), sedangkan baterai timbal-asam hanya dapat mencapai kapasitas 50-100wh/kg (sesuai Energi Capung). Kepadatan energi baterai lithium-ion juga merupakan alasan utama mengapa mereka demikian biasa digunakan pada kendaraan listrik.
Karena faktor-faktor ini, baterai berbasis litium populer di kalangan masyarakat umum, dan tidak mahal untuk dibeli. Sementara merek atau model baterai tertentu dapat memiliki harga yang lebih tinggi, baterai standar berbasis lithium umumnya cukup terjangkau dan tersedia di jutaan toko di seluruh dunia.
Tapi baterai lithium-ion sama sekali tidak sempurna. Faktanya, ada beberapa masalah mencolok yang terkait dengan sumber daya yang sangat populer ini.
Masalah dengan Baterai Berbasis Lithium
Salah satu masalah terbesar yang terkait dengan baterai lithium-ion adalah banyaknya limbah yang mereka hasilkan. Banyak orang memilih untuk membuang baterai melalui sampah biasa setelah kehabisan daya, yang merusak lingkungan.
Ketika baterai lithium-ion dibuang bersama dengan limbah umum lainnya yang tidak dapat didaur ulang, baterai tersebut akan berakhir di tempat pembuangan sampah. Begitu mereka mendarat di sini, komponennya dapat larut dan sangat merusak lingkungan sekitarnya. Litium, nikel, kobalt, dan mangan semuanya dapat menimbulkan risiko kontaminasi yang serius dan semuanya terdapat dalam berbagai jenis baterai berbasis litium.
Terlebih lagi, ekstraksi litium untuk jenis baterai ini juga membahayakan planet kita. Litium dapat diekstraksi melalui penambangan garam atau penguapan, dengan kedua proses tersebut memiliki efek buruk pada lingkungan. Kontaminasi, peningkatan salinitas air, emisi CO2, dan hilangnya keanekaragaman hayati merupakan efek samping yang mengkhawatirkan dari ekstraksi litium.
Mengingat pasar baterai lithium diperkirakan tumbuh sebesar 14,6 persen antara tahun 2020 dan 2026 (seperti dilansir Statista), kemungkinan proses ekstraksi litium akan terus menimbulkan ancaman lingkungan. Ini juga merupakan meningkatnya kekhawatiran dalam industri produksi EV.
Jadi apa saja alternatifnya?
4 Alternatif Baterai Berbasis Lithium Teratas
1. Baterai Air Asin
Lautan air asin menutupi dua pertiga planet kita. Jadi, bagaimana sumber daya ini dapat digunakan untuk pembangkit listrik?
Baterai air asin menggunakan larutan garam pekat untuk menghasilkan tenaga. Baterai air asin juga mengandung anoda dan katoda, dengan larutan garam bertindak sebagai elektrolit (atau vektor) untuk ion natrium positif (ion Na+). Ion natrium bergerak dari katoda ke anoda, menghasilkan energi.
Air laut sebenarnya tidak digunakan dalam baterai air asin, tetapi garam dalam jumlah besar dapat diambil dari laut dan digunakan untuk baterai ini. Menggunakan air asin untuk membuat baterai bisa jauh lebih tidak merusak lingkungan daripada proses ekstraksi yang digunakan untuk litium, kobalt, nikel, dan logam lain yang digunakan dalam baterai.
2. Baterai Kaca
Baterai kaca mungkin terdengar sedikit tidak biasa, tetapi memiliki potensi besar. Baterai kaca adalah ide yang relatif baru, pertama kali dikonsep oleh fisikawan John Goodenough pada tahun 2017. Baterai ini, dikenal sebagai "Baterai Cukup Baik", menggunakan kaca sebagai elektrolit. Sementara elektrolit baterai biasanya berbentuk cair, baterai kaca sepenuhnya padat.
Penggunaan elektrolit padat jauh lebih aman daripada elektrolit cair, menurunkan kemungkinan kebakaran dan menghilangkan risiko pencucian di tempat pembuangan sampah. Terlebih lagi, baterai kaca bisa bertahan lebih lama dari baterai lithium-ion, menjadikannya alternatif yang lebih berkelanjutan secara keseluruhan. Natrium juga digunakan dalam baterai kaca, yang seperti disebutkan saat membahas baterai air asin, merupakan sumber daya yang lebih berkelanjutan daripada logam baterai tradisional.
3. Baterai Sodium-Sulfur
Baterai natrium-sulfur (NaS) adalah bentuk baterai cair yang menggunakan anoda dan katoda cair. Dalam hal ini, anoda dan katoda berbentuk cair, yang pertama berupa natrium cair dan yang terakhir berupa belerang cair. Baterai ini sudah ada sejak tahun 1960-an sebelum baterai lithium-ion ditemukan. Tapi apa potensi baterai NaS di dunia kita?
Keuntungan utama baterai natrium-sulfur adalah kepadatan energinya yang lebih tinggi daripada baterai lithium-ion. Nyatanya, peneliti di University of Sydney menciptakan baterai natrium-sulfur dengan empat kali kapasitas energi baterai lithium-ion pada tahun 2022. Terlebih lagi, baterai natrium-sulfur kurang beracun dibandingkan baterai lithium-ion, yang merupakan kabar baik bagi lingkungan.
4. Baterai Rami
Anda tidak akan mengira rami memiliki potensi untuk menggantikan baterai lithium-ion, tetapi tanaman ini telah membuktikan keserbagunaannya sekali lagi. Namun, baterai ini hadir dengan peringatan: mereka masih menggunakan logam berat seperti litium untuk bekerja.
Jam Tangan Ramah Lingkungan melaporkan bahwa salah satu contoh baterai bertenaga rami, yang dikembangkan oleh para peneliti pada tahun 2022, menggunakan litium dan belerang dalam proses pembangkit listriknya. Perbedaannya di sini adalah logam berat lainnya, seperti nikel atau kobalt, tidak digunakan, dan baterainya sendiri memiliki kinerja yang lebih baik dibandingkan varian lithium-ion tradisional. Ini karena rami membantu katoda memperpanjang umurnya melalui siklus berulang.
Baterai berbasis rami juga lebih hemat biaya dan sedang dipertimbangkan untuk digunakan pada kendaraan listrik. Untuk mempelajari tentang berbagai jenis baterai EV, lihat kami bagian khusus pada topik.
Industri Baterai Bisa Menjadi Jauh Lebih Hijau di Masa Depan
Dengan alternatif yang begitu menjanjikan untuk baterai lithium-ion yang sedang dikerjakan, sangat menarik untuk memikirkan masa depan industri baterai. Jika alternatif semacam itu berhasil dikomersialkan, kita dapat mencegah masalah dan bencana lingkungan yang tak terhitung jumlahnya. Secara keseluruhan, ini adalah win-win untuk penggantian lithium-ion!