Assalamualaikum wr.wb.

Di postingan saya kali ini, saya akan memberikan informasi mengenai baterai dan jenis-jenisnya. Yang sebenarnya merupakan tugas sekolah saya dan semoga bermanfaat untuk siswa yang mendapat tugas yang sama seperti saya. Amiin..

oke, langsung saja. check it out !

Baterai dan jenis-jenisnya

Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Sebuah baterai biasanya terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:

batang karbon sebagai anode (kutub positif baterai)

seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)

pasta sebagai elektrolit (penghantar).

Berdasarkan penggunaannya baterai dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu :

Baterai Primer (Single-use Battery)

 Sel Leclanche/baterai kering

Disebut baterai kering oleh karena sel volta jenis ini menggunakan elektrolit dalam bentuk padat atau pasta.

Sel Leclanche terdiri dari     :

Anode  : berupa silinder yang dilapisi denagn Zn

Katode : Berupa batang grafit ( karbon ), merupakan elektrode inert

Elektrolit  : berupa pasta yang merupakan campuran dari mangan dioksida ( MnO₂), Zink klorida ( ZnCl₂), amonium klorida ( NH₄Cl ), air dan serbuk karbon.

Digunakan pada radio, senter, mainan dan sejenisnya. Potensial sel dari baterai sekitar 1,5 V dan menurun sejalan dengan lama pemakaian sehingga harga di pasaran sangat murah.

Reaksi yang terjadi  :

Anode  : Zn → Zn²⁺ + 2e

Katode : 2MnO₂ + 2NH₄⁺ + 2e → Mn₂O₃ + 2NH₃ + 2H₂O         

Reaksi selnya : Zn + 2MnO₂ + 2NH₄⁺  → Zn²⁺  + Mn₂O₃ + 2NH₃ + 2H₂O

Baterai Alkaline 

Baterai alkaline atau sel kering alkaline pada dasarnya hampir sama dengan sel leclanche. Sel baterai ini juga menggunakan zink dan MnO₂ sebagai pereaksinya, tetapi bersifat basa karena menggunakan KOH sebagai elektrolitnya menggantikan NH₄Cl.

Reaksi yang terjadi didalam baterai alkaline      :

Anode ( Oksidasi )

Zn + 2OH^- → Zn(OH)₂ + 2e

Katode ( Reduksi )

2MnO₂  + 2H₂O + 2e → 2MnO(OH)₂ + 2 OH ^-

Reaksi selnya

2MnO₂  + 2H₂O + Zn → 2MnO(OH)₂ + Zn(OH)₂

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,55 V, tetapi perlahan-lahan kekuatannya akan menurun setelah dipakai terus menerus. Baterai alkaline banyak digunakan pada CD / MD / MP3 Players, mainan, kamera, senter, remote control, dsb.

Sel Merkuri

Sel volta yang lainnya adalah sel merkuri atau disebut juga sel kancing jenis Ruben-mallory. Sel jenis ini banyak digunakan untuk baterai arloji, kalkulator dan komputer. Namun baterai merkuri telah dilarang penggunaannyadan ditarik dari peredaran sebab bahaya yang dikandungnya (logam berat merkuri ). Baterai kancing ini terdiri atas seng sebagai anode dan merkuri (II) oksida sebagai katode. Kedua elektroda tersebut berupa serbuk padat. Ruang diantara kedua elektroda diisi dengan bahan penyerap yang mengandung elektrolit kalium hidroksida ( basa, alkaline )

Reaksi redoks yang terjadi :

Anode       : Zn + 2OH ^-  →  ZnO + H₂O + 2e

Katode      : HgO + H₂O + 2e → Hg + 2OH^-           

Reaksi selnya : Zn + HgO → ZnO + Hg

 Sel perak Oksida 

Baterai ini dapat digunakan untuk arloji, kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Memiliki potensial sebesar1,5 V dan dapat bertahan dalam waktu yang cukup  lama.

Reaksi yang terjadi  :

Anoda       : Zn + 2OH  →  Zn(OH)₂  + 2e

Katoda      : Ag₂O + H₂O + 2e  →  2Ag⁺ + 2OH           

Reaksi diselnya : Zn + Ag₂O + H₂O  →  Zn(OH)₂   + 2Ag⁺

Baterai Lithium 

Baterai lithium menggunakan logam lithium sebagai anodenya. Harga baterai lithium lebih mahal jika dibandingkan dengan baterai biasa karena dapat dipakai untuk waktu yang cukup lama ( ± 10 tahun ). Baterai lithium banyak digunakan pada sistem navigasi dan industri jam. Baterai lithium terdiri dari logam lithium yang bertindak sebagai anode, karbon yang bertindak sebagai katode, dan elektrolit yaitu larutan lithium alumunium klorida ( LiAlCl₄ ) dalam larutan tionil klorida ( SOCl₂ )

Reaksi yang terjadi        :

Anode       : Li  →  Li⁺  +  e

Katode      : 2SOCl₂   +  4e  →  SO₂  +  S  +  4Cl^-                    +

Reaksi selnya : 2SOCl₂  + 4Li  →  4 Li⁺  +  SO₂  +  S  +  4Cl^-

Sel Daniell

Sel Daniell diciptakan pada tahun 1839 oleh Jhon Fredic Daniell Seorang ahli kimia dan meteorology kebangsaan Inggris dan terdiri dari sebuah pot tembaga diisi dengan sulfat tembaga solusi, dimana direndam  tanpa glasir wadah gerabah dengan sulfat asam dan seng elektroda.

Reaksinya                :

Anode                       : Zn → Zn²⁺ + 2e

Katode                       : Cu²⁺ + 2e → Cu

Reaksi sel                 :Zn + Cu²⁺  → Zn²⁺ + Cu

Alumunium-udara (Al-air)

Baterai Aluminium-udara atau baterai Al-udara menghasilkan listrik dari reaksi oksigen di udara dengan aluminium. Mereka memiliki salah satu kepadatan energi tertinggi dari semua baterai, tetapi mereka tidak banyak digunakan karena masalah dengan biaya anoda tinggi dan penghapusan produk sampingan ketika menggunakan elektrolit tradisional dan  telah membatasi penggunaannya untuk aplikasi terutama militer. Namun, kendaraan listrik dengan baterai aluminium memiliki potensi hingga delapan kali kisaran baterai lithium-ion dengan total berat badan secara signifikan lebih rendah.

Baterai Aluminium-udara sel primer; yaitu, non-isi ulang. Setelah anoda aluminium dikonsumsi oleh reaksi dengan oksigen atmosfer di katoda direndam dalam elektrolit berbasis air untuk membentuk aluminium oksida terhidrasi, baterai tidak akan lagi menghasilkan listrik. Namun, adalah mungkin untuk mekanis mengisi ulang baterai dengan anoda aluminium baru yang terbuat dari daur ulang aluminium oksida terhidrasi. Daur ulang tersebut akan penting jika baterai aluminium-udara harus diadopsi secara luas.

Reaksi kimia :

Total reaksi 4AL + 3O
2 + 6H
2O → 4AL (OH)
3 + 2.71 V.

Perbedaan sekitar 1,2 volt potensial diciptakan oleh reaksi ini, dan dapat dicapai dalam praktek ketika kalium hidroksida digunakan sebagai elektrolit. Air asin elektrolit mencapai sekitar 0,7 volt per sel.

Oksidasi anoda setengah-reaksi adalah Pengurangan katoda setengah-reaksi adalah Al + 3OH−
→ Al(OH)
3 + 3e⁻ +2.31 V.

Reduksi katoda setengah reaksi adalah O
2 + 2H
2O + 4e⁻ → 4OH−
+0.40 V.

Total reaksi : 4Al + 3O
2 + 6H
2O → 4Al(OH)
3 + 2.71 V.

Perbedaan sekitar 1,2 volt potensial diciptakan oleh reaksi ini, dan dapat dicapai dalam praktek ketika kalium hidroksida digunakan sebagai elektrolit. Air asin elektrolit mencapai sekitar 0,7 volt per sel.

Metal-air

Sebuah sel elektrokimia logam-udara adalah sel elektrokimia yang menggunakan anoda terbuat dari logam murni dan katoda eksternal udara ambien, biasanya dengan elektrolit berair.

Li-udara baterai discharge reaksi antara Li dan Li2O oksigen, menurut 4Li + O2 → 2Li2O, memiliki tegangan rangkaian terbuka dari 2,91 V dan energi teoritis spesifik 5210 watt-jam per kilogram (Wh / kg). Karena oksigen tidak disimpan dalam baterai, energi spesifik teoritis tidak termasuk oksigen 11.140 Wh / kg (40,1 MJ / kg). Bandingkan dengan sosok 12.200 Wh / kg (44 MJ / kg) untuk bensin.

2.       Sel Sekunder (Re-chargeable Battery)

 Sel aki

Sel aki merupakan salah satu contoh dari sel sekunder. Sel aki ini dapat digunakan dalam waktu yang relatif lama, menghasilkan potensial sel yang tinggi, dan mudah untuk diproduksi. Potensial sel yang dihasilkan sebesar 12 volt. Banyak digunakan pada mobil dan motor serta kendaraan lainnya. Yang menjadi katodanya adalah PbO₂, anodanya Pb, elektrolitnya H₂SO_4.

Pada saat sel aki digunakan, energi kimia akan diubah menjadi energi listrik. Hal ini disebabkan adanya reaksi redoks spontan yang ditimbulkannya.

Reaksi yang terjadi        :

Anode                 : Pb + SO₄^2-   →  PbSO₄ + 2e

Katode                 : PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2-  + 2e  →  PbSO₄  + 2H₂O

Reaksi yang terjadi pada saat aki diisi ulang                       :

2PbSO₄  + 2H₂O  →  PbO₂ + 4H⁺ + Pb + 2SO₄^2-

Baterai NiCd

Karakteristik baterai NiCd :

Tegangan nominal satu sel baterai NiCd adalah 1,2 volt.

Baterai yang bertegangan nominal lebih tinggi berisi beberapa sel yang di hubungkan seri.

Kelebihan baterai NiCd di bandingkan ketiga jenis lainnya adalah kemampuannya dalam menangani beban tinggi, selain itu baterai NiCd 5x lebih cepat di charge di bandingkan dengan baterai NiMH atau 20x lebih cepat di bandingkan dengan baterai Lithium, karena bisa menggunakan fast charger.

Kelemahan baterai ini di bandingkan dengan baterai Lithium adalah kapasitas simpan yang rendah, rasio daya/berat yang lebih rendah dan adanya efek memory. Selain itu baterai NiCd yang telah di charge dapat kosong sendiri ( self discharging ) walaupun tidak di pakai. sekitar 22% energinya hilang dalam 24 jam.

Baterai NiCd yang sudah lemah tidak boleh langsung di charge.

Baterai NiCd harus di kosongkan dulu sampai benar-benar habis sebelum di charge.

Jika di isi lebih dari 10 jam dengan arus rendah akan cepat lemah karena ada efek memory, baterai tidak mampu bekerja walaupun terisi penuh, hal ini terjadi karena pengendapan kristal logam pada elektroda negatif sehingga kapasitas baterai berkurang, impedansi ( Tahanan dalam ) meningkat sehingga terjadi drop tegangan pada saat di bebani baterai hanya berfungsi sebentar.

Sel nikel kadmium dapat digunakan pada telepon genggam, tape recorder, pH meter, laptopp, dll. Sel dari baterai nikel-kadmium terdiri atas anode dari kadmium dan katode NiO₂ dengan KOH sebagai elektrolitnya. Potensial yang dihasilkan sebesar 1,25 volt.

Reaksi yang terjadi        :

Anode                 : Cd + 2 OH^-   →  Cd(OH)₂  +  2e

Katode                 : Ni(OH)₃ + e  →  Ni(OH)₂  +  OH^-

Baterai NiMH

Karakteristik Baterai NiMH :

Tegangan nominal satu sel baterai NiMH adalah 1,2 volt

Self dischargingnya lebih kecil di bandingkan baterai NiCd, tergantung dari Typenya sekitar 6 – 16% energi akan hilang dalam 24 jam.

Cara charging yang salah akan mengakibatkan baterai tidak bekerja normal, meskipun baterai terisi penuh tetapi akan menyatakan habis walaupun di gunakan sebentar. ( tegangan terukur normal tapi langsung drop ketika di bebani ). Keadaan tersebut di sebut Lazy Battery.

Baterai NiMH dapat menyimpan energi 2x lebih banyak di bandingkan dengan baterai NiCd.

Baterai LI – Ion

Karakteristik Baterai Li – Ion :

Tegangan nominal Baterai Li – Ion adalah 3,6 volt.

Elektrolit dalam baterai Li – Ion sangat reaktif, bocornya dapat mengakibatkan karat pada peralatan.

Baterai Li – Ion ditempatkan dalam cassing logam yang stabil dan kuat

Microcontroller dan sensor-sensor di pasang pada cassing untuk mencegah panas berlebihan dan overcharging.

Kerapatan energi baterai Li – Ion mampu menyimpan energi 3x lebih banyak di bandingkan dengan baterai NiCd.

Baterai Li – Ion tidak memiliki efek memory maupun Lazy Battery sehingga baterai tidak perlu di kosongkan sebelum di charge.

Self discharging juga lebih kecil yaitu sekitar 10% dalam 24 jam.

Impedansi ( tahanan dalam ) baterai Li – Ion  lebih tinggi di bandingkan denga NiCd dan NiMH, yaitu 200 – 250 mili Ohm. Akibatnya baterai cepat menjadi panas dan tegangannya drop jika di bebani terlalu berat.

Lithium sangat reaktif, bahan kimia di dalam baterai akan terurai dengan sendirinya dan setelah 2 tahun baterai menjadi tidak dapat di gunakan lagi walaupun baterai tersebut di simpan saja.

Li – Polymer

Karakteristik baterai Li – Polymer :

Tegangan nominal baterai Li – Polymer adalah 3,6 volt.

Elektrolit dalam baterai Li – Polymer berbentuk padat dan tidak reaktif sehingga menyederhanakan cassing baterai.

Baterai Li – Polymer dapat dibuat dalam ukuran yang sangat tipis dan flexible sehingga cocok di gunakan  dalam peralatan berukuran mini.

Di bandingkan dengan baterai Li – Ion dengan kapasitas yang sama,  baterai Li – Polymer bobotnya lebih ringan 10 – 15%.

Baterai Li – Polymer lebih cepat kehilangan kapasitasnya.

Baterai DMFC

Baterai ini merupakan baterai yang materialnya menggunakan fuel cell yaitu berupa cairan di mana komposisinya berupa fuel hidrogen dengan campuran oksigen untuk memproduksi elektrik power, panas dan cair.
Hasil dari reaksi kimia yang terjadi menghasilkan kepadatan energi yang tinggi. Hal inilah yang menjadi keunggulan DMFC di banding dengan baterai Lithium Ion.
Baterai DMFC memiliki 10x improvement dalam kepadatan volumetrik energy.

Sel bahan bakar

Sel bahan bakar merupakan bagian dari sel volta yang mirip dengan aki atau baterai, dimana bahan bakarnya diisi secara terus menerus, sehingga dapat digunakan secara terus menerus juga.

Sel ini merupakan sumber energi yang bebas polutan ketika energi gas hidrogen  dibakar dalam udara atau gas oksigen, selain dihasilkan air juga dibebaskannya energi

2H₂ + O₂  →   2H₂O               ∆H = -572 kj

Selain ini terdiri atas anode dari lempeng nikel berpori yang dialiri gas hidrogen dan katode dari lempeng nikel oksida berpori yang dialiri gas oksigen. Elektrolitnya adalah larutan KOH pekat.

Reaksi yang terjadi        :

Anoda                 : 2H₂ + 4OH^-  →   4H₂O + 4e

Katoda                 : O₂ + 2H₂O + 4e  →  4OH^-

Reaksi selnya    : 2H₂  +  O₂   →   2H₂O

Sel jeruk

Baterai jeruk menjadi objek penelitian sejak ditemukannya zat elektrolit pada baterai ini.

Katoda                 : Tembaga dengan ditambah ion

Anoda                 : Paket gatramis

Kedua benda bekerja sebagai elektroda, menyebabkan terjadinya reaksi elektrokimia yang menghasilkan beda potensial kecil. Baterai ini mirip dengan elemen pada sel volta.

Reaksi yang terjadi        :

Katoda                 : 2Cu + 2H⁺ + 2e  →  2Cu + H₂

Anoda                 : Zn + 2e  →  Zn²⁺

Reaksi selnya    : 2Cu + Zn +  2H⁺  →  2Cu + Zn²⁺  + + H₂

Pada katoda tembaga ( Cu ), ion hidrogen ( proton yang terlarut dalam larutan asam ) akan membentuk molekul hidrogen.

Baterai Nikel-metalhidrida

Baterai NiMH banyak digunakan pada laptop, telepon seluler, camcorder, dan kamera digital. Potensialnya hampir sama dengan Ni-Cd sekitar 1,4 volt tetapi dapat menyimpan mendekati 50% energi lebih banyak dari baterai Ni-Cd. Sel dari NiMH terdiri dari anoda Ni(OH)₂ dan katoda pada panduan logam yang menyerap hidrogen serta elektrolitnya adalah KOH. Reaksi redoks yang terjadi tidak menyebabkan perubahan elektrolit. Baterai ini mempunyai umur lebih panjang dari pada baterai Ni-Cd dan dapat dilihat dari densitas dayanya yang tinggi ( 710 Wh / kg dibanding 60-80 Wh / kg pada NiMH ).

Reaksi yang terjadi        :

Anoda                 : Ni(OH)₂  + OH^-  →  NiOOH + H₂O + e

Katoda                 : M + H₂O + e  →  MH + OH^-

Reaksi selnya    : Ni(OH)₂  + M  →  NiOOH  + MH

Baterai Lithium-tionil klorida 

Baterai LiSOCl₂ memiliki ukuran yang  kecil dan juga memiliki 2 bentuk yaitu silinder dan cangkram (disk). Potensial baterai ini cukup besar yaitu sekitar 2,7—3,6 v.  Baterai ini terdiri dari anode Li dan katode C , dimana triotil klorida tereduksi. Elektrolitnya adalah LiAlCl₄ dalam LiSOCl₂.

Porositas yang tinggi mengakibatkan arus yang dihasilkan juga besar. Sebagian  besar SO₂ yang terbentuk pada reaksi akan terlarut dalam elektroloit dan katode.

Reaksinya

Anode                 :4Li  → 4Li⁺ + 4e

Katode                 :2SOCl₂ + 4e  → SO₂ + S + 4Cl

Reaksi sel           :4Li + 2 SOCl₂  → 4LiCl + SO₄ + S

Baterai ini biasanya digunakan pada remote control, kamera, lampu senter,dll.

Baterai Lithium-sulfure (Li-S)

Baterai Lithium-sulfureadalh isi ulang dari sel galvani dengan kepadatan energi yang sangat tinggi. Berdasarkan berat atom rendah lithium dan berat moderat belerang ( sulfure ), baterai ini relatif ringan tentang kepadatan air. Mereka menunjukan pada ketinggian pesawat terbang bertenaga surya dan terpanjang di bulan Agustus 2008.

Persamaan reaksi          :

S₈ → Li₂S₈ → Li₂S₆  → Li₂S₄  → Li₂S₃S₈ →Li₂S₈ → Li₂S₆  → Li₂S₄  → Li₂S₃

Diseberang sparator difusi berpori, sulfur plimer terbentuk dinominal katoda sebagai tuntutan sel .

Li₂S  → Li₂S₃  → Li₂S₄  → Li₂S₆  → Li₂S₈  → S₈Li₂S  → Li₂S₂  → Li₂S₃  → Li₂S₄  → Li₂S₆ → Li₂S₈  → S

Baterai Alumunium-ion (Al-ion)

Baterai Aluminium-ion adalah kelas baterai isi ulang di mana-ion aluminium memberikan energi dengan mengalir dari elektroda negatif dari baterai, anoda, ke elektroda positif, katoda. Ketika pengisian, ion-aluminium kembali ke anoda.

Baterai Aluminium-ion memiliki umur simpan yang relatif singkat. Kombinasi dari panas, tingkat pengisian, dan pembaharuan dapat secara dramatis mengurangi kapasitas energi. Ketika baterai ion logam sepenuhnya habis, mereka tidak bisa lagi diisi ulang. Bahan elektrolit ionik mahal. Seperti kebanyakan baterai, mereka memiliki kepadatan energi yang jauh lebih rendah daripada bensin.

Reaksi kimia :

Setengah reaksi anoda :

Setengah reaksi katoda :

Kombinasi dari dua reaksi :

Lithium-udara (Li-air)

Baterai lithium-udara, Li-udara untuk jangka pendek, adalah baterai kimia logam-udara yang menggunakan oksidasi lithium di anoda dan reduksi oksigen pada katoda untuk menginduksi arus.Ini adalah semua-solid- baterai negara.

Awalnya diusulkan pada 1970-an sebagai sumber daya yang mungkin untuk kendaraan listrik baterai, baterai Li-air merebut kembali kepentingan ilmiah di akhir 2000-an karena kemajuan dalam teknologi material dan meningkatnya permintaan untuk sumber energi terbarukan.

Daya tarik utama dari baterai Li-air adalah energi spesifik yang sangat tinggi, ukuran jumlah energi baterai dapat menyimpan untuk berat tertentu. Sebuah baterai lithium-udara memiliki kepadatan energi (per kilogram) sebanding dengan bensin. Li-air mendapatkan keuntungan ini dalam energi tertentu karena mereka menggunakan oksigen dari udara bukan menyimpan oksidator internal.

Teknologi ini memerlukan kemajuan signifikan dalam beberapa bidang sebelum implementasi komersial yang layak dapat dikembangkan empat pendekatan aktif. Aprotik, berair, solid state, dan dicampur air / aprotik.

Baterai logam-udara, khususnya seng-udara, telah menerima perhatian karena potensi kepadatan energi yang tinggi. Teoritis kepadatan energi yang spesifik untuk baterai logam-udara lebih tinggi daripada pendekatan berbasis-ion, karena penggunaan oksigen atmosfer sebagai katoda, menghilangkan struktur katoda tradisional. Baru-baru ini, baterai lithium-udara telah diusulkan sebagai langkah berikutnya dalam arsitektur baterai lithium, karena kepadatan energi yang tinggi lithium sehubungan dengan udara (3840 mA · h / g).

Seorang pengemudi utama dalam pengembangan baterai lithium-udara adalah sektor otomotif. Kepadatan energi dari bensin adalah sekitar 13 kW · h / kg, yang sesuai dengan 1,7 kW · h / kg energi disediakan untuk roda setelah kerugian. Kepadatan energi teoritis dari baterai lithium-udara adalah 12 kW · h / kg (43,2 MJ / kg) tidak termasuk massa oksigen. Telah berteori bahwa sama 1,7 kW · h / kg bisa mencapai roda menggunakan Li-udara setelah kerugian lebih-potensi, komponen sel lainnya dan ancillaries baterai, mengingat efisiensi yang jauh lebih tinggi dari motor listrik.

Baterai lithium-udara memiliki potensi 5-15 kali energi spesifik baterai lithium-ion saat ini.

Katoda dan elektrolit

Pada katoda, pengurangan terjadi oleh rekombinasi ion lithium dengan oksigen. Karbon mesopori telah digunakan sebagai bahan katoda dengan katalis logam. Logam katalis dimasukkan ke dalam elektroda karbon meningkatkan kinetika reduksi oksigen dan meningkatkan kapasitas tertentu katoda ini. Mangan, kobalt, rutenium, platinum, perak, atau campuran kobalt dan mangan berada di bawah pertimbangan sebagai katalis logam. Dalam beberapa keadaan katoda mangan-katalis dilakukan terbaik, dengan kapasitas tertentu 3137 mA · H / g karbon dan katoda kobalt-katalis dilakukan terbaik kedua, dengan kapasitas tertentu 2414 mA · H / g karbon. Berdasarkan pemodelan pori-besaran pertama baterai lithium-udara, struktur mikro katoda secara signifikan mempengaruhi kapasitas baterai di kedua non-pori-blocking dan rezim pori-blocking.

Kinerja sel-udara li dibatasi oleh efisiensi reaksi di katoda karena sebagian besar drop tegangan sel terjadi di sana. Beberapa baterai kimia, digambarkan oleh elektrolit, tampilan berbagai reaksi elektrokimia di katoda. Uraian di bawah ini difokuskan pada elektrolit aprotik dan berair sebagai tempat elektrokimia mengambil tepat di elektrolit solid-state tidak dipahami dengan baik.

Dalam sel dengan oksida elektrolit lithium aprotik diproduksi melalui pengurangan di katoda:

Li + + e- + O
    2 + * → LIO
    2 *

        Li + + e- + LIO
        2 * → Li
        2O
        2 *
        di mana "*" menunjukkan situs permukaan pada Li
        2O
        2 di mana hasil pertumbuhan, yang pada dasarnya adalah Li lowongan netral dalam Li
        2O
        2 permukaan.

Lithium oksida tidak larut dalam elektrolit aprotik, yang mengarah ke katoda penyumbatan.

Dalam sel dengan elektrolit berair pengurangan di katoda juga dapat menghasilkan hidroksida lithium:

            Elektrolit asam

            2Li + 1/2O
            2 + 2H + → 2Li ++ H
            2O
            Basa konjugat terlibat dalam reaksi. Kepadatan energi sel sel Li-air energi spesifik maksimal teoritis dan Li-udara 1400 W · h / kg dan 1.680 W · h / l, masing-masing.

            Elektrolit berair basa

            2Li + 1/2O
            2 + H
            2O → 2LiOH
            Molekul air yang terlibat dalam reaksi redoks pada katoda udara. Kepadatan energi sel sel Li-air energi spesifik maksimal teoritis dan Li-udara 1300 W · h / kg dan 1.520 W · h / l, masing-masing.

Pengembangan bahan katoda baru harus memperhitungkan akomodasi dari sejumlah besar LI

O2, Li
2O
2 dan / atau LiOH tanpa menyebabkan penyumbatan pori-pori katoda dan menemukan katalis yang cocok untuk membuat reaksi elektrokimia penuh semangat praktis.

    Sebagai contoh, bahan sistem dual pori yang paling menjanjikan dalam hal kapasitas energi.

            Sistem pori pertama berfungsi sebagai toko produk oksidasi.
            Sistem pori kedua berfungsi sebagai transportasi oksigen.

Seng-udara (Zinc-air)

Baterai zinc-air (non-rechargeable), dan sel bahan bakar seng-udara (mekanis rechargeable) adalah baterai logam-udara didukung dengan mengoksidasi seng dengan oksigen dari udara. Baterai ini memiliki kepadatan energi yang tinggi dan relatif murah untuk memproduksi. Ukuran berkisar dari sel tombol yang sangat kecil untuk alat bantu dengar, baterai yang lebih besar digunakan dalam kamera film yang sebelumnya digunakan baterai merkuri, baterai yang sangat besar digunakan untuk penggerak kendaraan listrik.

Selama debit, massa partikel seng membentuk anoda berpori, yang jenuh dengan elektrolit. Oksigen dari udara bereaksi di katoda dan membentuk ion hidroksil yang bermigrasi ke dalam pasta zinc dan membentuk zincate (Zn (OH) 2
4), melepaskan elektron untuk melakukan perjalanan ke katoda. Zincate meluruh menjadi oksida seng dan air kembali ke elektrolit. Air dan hidroksil dari anoda didaur ulang di katoda, sehingga air tidak dikonsumsi. Reaksi menghasilkan teoritis 1,65 volt, tapi ini dikurangi menjadi 1,35-1,4 V di sel yang tersedia.

Baterai seng-udara memiliki beberapa sifat dari sel bahan bakar serta baterai: zinc adalah bahan bakar, laju reaksi dapat dikontrol dengan memvariasikan aliran udara, dan teroksidasi pasta zinc / elektrolit bisa diganti dengan pasta segar.

Baterai seng-udara dapat digunakan untuk menggantikan sekarang dihentikan 1,35 V baterai merkuri (meskipun dengan masa operasi secara signifikan lebih pendek), yang pada tahun 1970-an melalui tahun 1980-an yang biasa digunakan dalam kamera foto.

Aplikasi masa depan kemungkinan baterai ini termasuk penyebaran sebagai baterai kendaraan listrik dan sebagai sistem penyimpanan energi skala utilitas.

Semoga bermanfaat !