Language
Country/Area
No result found
Dari tahun 1981 hingga 2021: Seberapa menarik sejarah kapasitor lithium-ion?
Kapasitor ion litium (LIC) adalah kapasitor hibrida yang menggabungkan mekanisme penyimpanan energi baterai ion litium dengan karakteristik struktural superkapasitor. Sejak pertama kali diperkenalkan pada tahun 1981, pengembangan kapasitor ion litium telah dipenuhi dengan inovasi dan terobosan seperti halnya kapasitor itu sendiri. Selama empat dekade terakhir, teknologi ini tidak hanya mendorong perubahan dalam penyimpanan energi listrik, tetapi juga memicu penelitian ekstensif di bidang terkait. Mari kita telusuri perjalanan sejarah yang menarik ini bersama-sama.
Latar Belakang SejarahPada tahun 1981, Dr. Yamabe dari Universitas Kyoto bekerja sama dengan Dr. Yata dari Kanebo Corporation untuk menciptakan material yang disebut PAS, sebuah teknologi yang menjadi dasar lahirnya kapasitor ion litium.
Pada awal tahun 1980-an, Kanebo mengajukan beberapa paten dan mulai berfokus pada komersialisasi kapasitor PAS dan kapasitor ion litium. Kapasitor PAS pertama tersedia secara komersial pada tahun 1986, dan kapasitor lithium-ion menyusul pada tahun 1991. Seiring berjalannya waktu, akademisi dan industri mulai menyadari potensi kapasitor lithium-ion, dan tim peneliti telah bekerja keras untuk meningkatkan kinerja elektroda dan elektrolit serta memperpanjang siklus masa pakainya. Pada tahun 2010, Naoi dkk. berhasil mengembangkan material komposit dari litium titanium oksida (LTO) berstruktur nano dan serat nano karbon, sehingga membawa teknologi ini ke tingkat yang baru.
Konsep kapasitor lithium-ion
Kapasitor lithium-ion adalah perangkat penyimpanan energi elektrokimia hibrida yang menggabungkan mekanisme interkalasi elektroda negatif baterai lithium-ion dengan mekanisme lapisan ganda kapasitor listrik lapisan ganda. Sebagai hasil dari struktur ini, kerapatan energi kapasitor lithium-ion mencapai sekitar 20 W⋅h/kg, yang empat hingga lima kali lipat dari kapasitor listrik lapisan ganda konvensional. Meskipun kepadatan energinya tinggi, kapasitor ion litium memiliki kepadatan daya yang sebanding dengan kapasitor lapis ganda elektrik karena dapat dikosongkan hanya dalam beberapa detik.
Struktur elektroda
Elektroda negatif kapasitor ion litium adalah elektroda seperti baterai dengan kepadatan energi tinggi yang dapat menyimpan sejumlah besar energi listrik melalui reaksi interkalasi ion litium yang reversibel. Namun, degradasi elektroda menjadi pertimbangan desain yang penting. Dengan kemajuan teknologi, semakin banyak bahan elektroda baru yang diusulkan, di antaranya litium titanium oksida (LTO) telah menarik perhatian luas karena kinerjanya yang sangat baik.
Keunggulan litium titanium oksida meliputi efisiensi coulombik yang tinggi, platform tegangan operasi yang stabil, dan perubahan volume minimal selama interkalasi litium.
Elektrolit dan Isolator
Sebuah kinetikaElektrolit yang baik sangat penting untuk kinerja kapasitor ion litium. Elektrolit yang ideal harus memiliki konduktivitas ionik yang tinggi untuk memfasilitasi ion litium mencapai lokasi elektroda secara efisien. Oleh karena itu, larutan garam ion litium non-air biasanya digunakan untuk menghindari penurunan kinerja yang disebabkan oleh reaksi air dengan ion litium.
Keunggulan dan karakteristik kapasitor ion litium
Kapasitor ion litium umumnya memiliki permitivitas yang lebih tinggi dan kepadatan energi yang lebih baik daripada kapasitor tradisional, tetapi kepadatan energinya masih lebih rendah daripada baterai ion litium. Kapasitor ion litium menunjukkan kinerja yang baik dalam rentang suhu pengoperasian, tingkat pelepasan muatan sendiri yang rendah, dan masa pakai siklus, menjadikannya pilihan yang ideal dalam berbagai aplikasi.
Perbandingan dengan teknologi lain
Kapasitor ion litium melampaui baterai ion litium tradisional dalam hal kepadatan daya dan keamanan, dan tentu saja kapasitor ion litium juga memiliki tegangan keluaran yang lebih tinggi. Dibandingkan dengan kapasitor lapis ganda elektrik, kapasitor ion litium memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi tetapi lebih rendah dari yang terakhir dalam siklus hidup. Secara keseluruhan, kapasitor ion litium merupakan teknologi independen yang cocok untuk banyak skenario aplikasi tertentu.
Pengembangan dan Aplikasi Masa Depan
Seiring dengan kemajuan teknologi, aplikasi potensial kapasitor ion litium pun meningkat. Baik dalam sistem pembangkit tenaga angin, catu daya tak terputus UPS, sistem pembangkit tenaga fotovoltaik, atau pengereman regeneratif kendaraan berat, kapasitor ion litium telah menunjukkan kinerja yang unggul. Tren peningkatan aplikasi ini menunjukkan potensi pasar yang sangat besar.
Pengembangan kapasitor ion litium merupakan hasil dari persimpangan ilmu material dan teknologi elektrokimia, dan setiap langkah telah membawa kita pada kemungkinan baru. Menghadapi masa depan, apakah kapasitor ion litium dapat memenuhi permintaan energi yang terus meningkat dan konsep pembangunan berkelanjutan telah menjadi topik yang perlu kita pikirkan secara mendalam?
