Baterai Padat

Baterai all solid state (Bahasa indonesia: Baterai padat) adalah baterai yang semua komponennya merupakan benda padat, bukan cuma elektrodenya tetapi juga elektrolitnya.^[1] Gagasan tentang baterai padat ini sebenarnya muncul untuk mengatasi kekurangan dari baterai ion litium yang memiliki elektrolit cair dengan beberapa keterbatasan. Dua yang paling utama adalah soal keamanan dan juga rentang temperatur kerjanya. Elektrolit cair yang paling umum digunakan adalah LiPF₆ memiliki sifat sangat mudah terbakar ketika bereaksi dengan oksigen atau air.

• Elektrolit padat digunakan untuk mengatasi keterbatasan tersebut karena relatif lebih aman karena elektrolit padat secara umum tidak mudah terbakar.
• Elektrolit padat memiliki rentang temperatur kerja yang lebih tinggi daripada elektrolit cair.
• Baterai dengan elektrolit padat diharapkan akan memiliki kemampuan untuk mencegah tumbuhnya dendrit dan yang sangat menguntungkan adalah dapat meningkatkan rapat energi dari baterai.^[2]

Saat ini elektrolit padat atau baterai dengan elektrolit padat memiliki masalah utama yaitu konduktivitas ioniknya yang masih rendah. Elektrolit baterai perlu memiliki konduktivitas ionik yang tinggi untuk mengalirkan ion litium dan perlu memiliki konduktivitas elektrolit rendah untuk mencegah terjadinya korsleting pada baterai. Nilai konduktivitas ionik dari elektrolit cair yang saat ini umum digunakan pada baterai litium adalah 10⁻² S/cm.^[2] Sedangkan, kebanyakan elektrolit padat yang ada saat ini memiliki konduktivitas ionik sekitar 10⁻⁴ S/cm.^[2] Selain itu, masalah dari elektrolit padat adalah kontak yang belum cukup baik di antara elektrolit dan elektrode.

Hingga 2019, beberapa material elektrolit padat yang digunakan ialah tipe perovskite (Li(La)TiO₃), tipe NASICON (LATP, LAGP, dll), tipe garnet (Li₇La₃Zr₂O₁₂), nitrida, glass-ceramics nitrida atau sulfida, dan beberapa material polimer atau koloidal lainnya.^[3][4]

Dari material-material inorganik, sulfida memiliki beberapa keuntungan secara konduktivitas ioniknya yang tinggi dan kemudaan model strukturnya, tetapi memiliki sifat higroskopik dan stabilitas kimianya yang buruk.^[5] Pada beberapa tahun ke belakang, Li-'X garnet menarik perhatian karena konduktivitas ion yang tinggi dan memiliki kestabilan yang relatif baik.^[6]

Saat ini, elektrolit padat yang memiliki konduktivitas ionik paling tinggi adalah LGPS, yang mencapai angka 10⁻² S/cm pada suhu ruang.^[4]

1. ^ A. Vandervell, What is a solid-state battery? The benefits explained, Wired, 2017.
2. ^ ^{a b c} Reddy, T. (2010). Linden's Handbook of Batteries, 4th Edition: McGraw-Hill Education.
3. ^ C. Sun, J. Liu, Y. Gong, D.P. Wilkinson, J. Zhang, Recent advances in all-solid-state rechargeable lithium batteries, Nano Energy, 33 (2017) 363-386.
4. ^ ^{a b} X.G. Han, Y. Gong, K.Fu, X.F. He, G.T. Hitz, J.Q. Dai, A. Pearse, B.Y. Liu, H. Wang, G. Rubloff, Y.F. Mo, V. Thangadurai, E.D. Watchsman, L. Hu, N. Mater, DOI (2017).
5. ^ T. Wei, Y. Gong, X. Zhao, K. Huang, Adv. Func. Mater, 24 (2014) 5380-5384.
6. ^ M.H. Braga, C.M. Subramaniyam, A.J. Murchison, J.B. Goodenough, Nontraditional, Safe, High Voltage Rechargeable Cells of Long Cycle Life, Journal of American Chemical Society, 140 (2018) 6.343-346.352.