Show simple item record

dc.contributor.authorPriyono, Slamet
dc.contributor.authorDhika, Mia Aulia
dc.contributor.authorSebayang, Kerista
dc.contributor.authorSubhan, Achmad
dc.contributor.authorPrihandoko, Bambang
dc.date.accessioned2018-09-12T02:37:29Z
dc.date.available2018-09-12T02:37:29Z
dc.date.issued2016
dc.identifier.otherIndra
dc.identifier.urihttp://repository.usu.ac.id/handle/123456789/69570
dc.descriptionKerista Sebayangid
dc.description.abstractSYNTHESIS OF Li4Ti5O12 ANODE AND STUDY OF ELECTRODE THICKNESS EFFECT ON THE ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE OF LITHIUM ION BATTERY. The synthesis of Li4Ti5O12 and the study of electrode thickness effect on the electrochemical performance of lithiumion batteries has been carried out. Li4Ti5O12 powders were synthesized from raw materials LiOH.H2O and TiO2 via powder metallurgy method. Electrode sheet was made by mixed Li4Ti5O12 powders with PVDF, AB and NN DMAC solvents become sluury and coated into sheet on the Cu foil with variations in the thickness of 50, 80, and 120 μm. The electrode sheet was assembled into half-cell battery using a coin cell with metallic lithium as reference electrode and LiFP6 as electrolyte. Characterization included X-Ray Diffraction (XRD) to know crystal structure and phases, while elctrochemical performances were conducted by Electrochemical Impedance Spectroscop (EIS), Cyclic Voltammetry (CV) and Charge/Discharge (CD). XRD test showed that there are two phases formed, namely Li4Ti5O12with cubic structure at 77.3%and rutile TiO2 with tetragonal crystal structure at 22.7%. EIS test showed that the highest conductivity of anode sheet is 3.66 x 10-5 S/cm at a thickness of 50 μm. While, CV results showed that thicker electrode sheet will increase intercalation and de-intercalation. Pembuatan Anoda Li4Ti5O12 dan Studi Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap Performa Elektrokimia Baterai Ion Lithium (Slamet Priyono) PENDAHULUAN Penggunaan energi fosil seperti batu bara, bensin dan gas secara terus-menerus menyebabkan persediaan bahan bakar fosil menjadi menipis. Kecenderungan ini telah mendorong kenaikan harga jual bahan bakar fosil dan menciptakan ketergantungan yang kuat pada bahan bakar ini. Kemudian, pembakaran bahan bakar fosil menyebabkan emisi gas rumah kaca seperti CO2 nitrogen oksida (NOx), sulfur oksida (SO2) sehinggamempercepat pemanasan global [1]. Oleh karena itu, dibutuhkan pembaharuan sumber energi yang lebih baik. Selain itu, perkembangan teknologi telah menimbulkan masalah energi dan lingkungan, yang membuat masalah energi bersihmenjadi isu hangat [2]. Energi bersih seperti angin dan solar sel merupakan solusi untuk energi bersih namun memerlukan media penyimpan dengan kempampuan yang besar. Baterai ion lithium, sebagai penyimpan energi secara elektrokimia dengan densitas energi yang lebih tinggi dibandingkan baterai lainnya telah digunakan secara luas untuk sistem grid [3]. Dan sejak tahun 1990-an baterai lithium pertama kali diaplikasikan dibidang elektronik [4]. Baru-baru ini, kebutuhan baterai ion lithium meningkat sacara drastis khususnya untuk kendaraan listrik dan kendaraan listrik hybrid [5]. Baterai ion lithium merupakan jenis baterai isi ulang, dimana baterai ion lithiumdinilai sebagai pilihan solusi terbaik untuk sumber energi alternatif karena baterai ion lithiummemiliki kapasitas spesifik yang tinggi (150-275 mAh/g), ramah lingkungan dan memiliki lifecycle panjang (500-1000 siklus) [6]. Salah satu komponen utama baterai adalah elektroda negatif (anoda). Anoda merupakan material sebagai host ion lithium ketika baterai mengalami charging. Material anoda yang menjanjikan saat ini adalah Li4Ti5O12 (LTO) yang memiliki kapasitas spesifik secara teori sebesar 175 mAh/g. Li4Ti5O12 memiliki struktur spinel yang terdiri dari bagian oktahedral dan tetrahedral dengan space grub Fd3m dan simetri kubik dengan konstanta kisi 0,8364 nm[7]. Dengan struktur ini ion Li mudah untuk interkalasi dan de-interkalasi didalam Li4Ti5O12. Spinel Li4Ti5O12 sebagai elektroda anoda memiliki tegangan datar sebesar 1,55 V, yang merupakan fase transisi antara fase Li (rock-salt Li7Ti5O12) dan fase Li (spinel Li4Ti5O12). Spinel Li4Ti5O12menerima 3mol atom Li untuk membentuk spinel rock-salt (Li7Ti5O12) pada saat charge [8]. Persamaan (1) menggambarkan proses redoks. Li4Ti5O12 +3Li+ + 3e- Li7Ti5O12 ................ (1) Li4Ti5O12 memiliki tegangan operasi yang yang stabil, yaitu sebesar 1,55 V terhadap Li+/Li, yang tidak menyebabkan adanya deposisi ion lithium pada anoda selama proses interkalasi [9]. Li4Ti5O12 termasukmaterial zero-strain yang memiliki struktrur spinel, yang menyebabkan volume atau struktur atau volumenya sulit untuk berubah pada saat proses interkalasi atau proses insersi atau ekstraksi lithium selama siklus baterai [10]. Kapasitas teoritis transisi struktural LTO dari spinel ke rock salt hanya 175 mAh/g jika sel mengalami discharging hingga 1 V. Namun LTO dapat di discharging hingga 0 V sehingga kapasitasnya mampu mencapai 289 mAh/g. Ini tidak hanya meningkatkan densitas energi secara keseluruhan karena kapasitas teoritis yang lebih besar tetapi juga karena tegangan kerja yang lebih rendah. Namun, discharging hingga 0 V dapat menginduksi pembentukan Solid Electrolyte Interphase (SEI) yang pada akhirnya menurunkan performa elektroda [11]. Li4Ti5O12 dapat disintesis dengan menggunakan bahan baku seperti LiOH.H2O dan TiO2melalui berbagai metode reaksi kimia seperti solid state reaction/metelurgi serbuk, sol gel, hydrothermal, dan chemical vapour deposition [12].Oleh karena itumaterial inimudah untuk diaplikasikan dan murah untuk diproduksi masal. Kelemahan utama dari LTO adalah konduktivitas listrik rendah (10-13 S/cm) dan difusi ion lithium buruk (10-9-10-13 cm2/s) sehingga menyebabkan LTO memiliki performa buruk [13]. Konduktivitas listrik dan difusi ion lithium sangat mempengaruhi daya spesifik sehingga menghambat aplikasi pada peralatan yangmembutuhkan daya tinggi. Kelemahan ini dapat dikurangi dengan desain baterai yang tepat. Umumnya, baterai harusmemiliki energi spesifik dan densitas energi yang tinggi agar dapat digunaan untuk berbagai aplikasi seperti aerospace, kendaraan listrik dan kendaraan listrik plug-in. Untukmencapai ini, elektroda sebagai komponen utama dalam sel baterai dapat didesain denganmaterial yang berpori, berukuran kecil dan dapat jugadari ketebalan material aktif [14]. Dalam pembuatan sel baterai, hal yang paling penting adalahmembuat lembaran elektroda (katoda dan anoda). Lembaran harusmemiliki komposisi bahan yang tepat, memiliki daya rekat yang baik, memiliki konduktivitas tinggi dan ketebalan lapisan yang tepat. Lembaran dibuat dengan mencampurkan material aktif dengan PVDF, AB, dan pelarut DMAC. Dalam pembuatan lembaran elektroda ada beberapa parameter yang harus diperhatikan seperti komposisi bahan, lama From CD test showed that the layer thickness affects the value of the specific capacity, the thicker of electrode layer will decreases the value of specific capacity. The best capacity of battery cells are obtained in a layer thickness of 50 μm, with a charge capacity of 146.6 mAh/g and the discharge capacity of 146.09 mAh/g.id
dc.description.abstractPEMBUATAN ANODA Li4Ti5O12 DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN ELEKTRODA TERHADAPPERFORMAELEKTROKIMIABATERAI IONLITHIUM.Telah dilakukan pembuatan serbuk Li4Ti5O12 dan studi pengaruh ketebalan terhadap performa elektrokimia baterai ion lithium. Li4Ti5O12 disintesis dari bahan baku LiOH.H2O dan TiO2 dengan metode metalurgi serbuk. Lembaran elektroda dibuat dengan mencampurkan serbuk Li4Ti5O12 dengan PVDF, AB serta pelarut N-N,DMAC hingga menjadi lumpur dan dilapiskan pada Cu foil dengan variasi ketebalan 50 μm, 80 μm, dan 120 μm. Dari lembaran tersebut dibuat baterai setengah sel denganmenggunakan elektroda referensimetalik lithiumdan elektrolit LiPF6. Karakterisasi yang dilakukan meliputi X-Ray Diffraction (XRD) untuk mengetahui struktur kristal dan fasa serbuk dan performa setangah sel baterai dilakukan dengan uji Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Cyclic Voltammetry (CV) dan Charge/Discharge (CD). Dari hasil pengujian XRD menunjukkan ada dua fasa yang terbentuk, yaitu fasa Li4Ti5O12 sebesar 77,3 % dengan struktur kristal cubic dan fasa TiO2 rutile sebesar 22,7% dengan struktur kristal tetragonal. Hasil konduktivitas tertinggi pada lembaran anoda dengan menggunakan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) adalah 3,66 x 10-5 S/cm pada ketebalan 50 μm. Hasil CV menunjukkan semakin tipis lembaran anodamaka semakin cepat interkalasi dan de-interkalasi. Sedangkan, hasil CDmenunjukkan bahwa ketebalan lapisanmempengaruhi nilai kapasitas spesifik, semakin tebal lapisan semakin menurun nilai kapasitas spesifiknya. Kapasitas sel baterai yang baik diperoleh pada ketebalan lapisan 50 μm, dengan kapasitas charge sebesar 146,6 mAh/g dan kapasitas discharge sebesar 146,09 mAh/g.id
dc.language.isoidid
dc.subjectAnodaid
dc.subjectLithium titanateid
dc.subjectKetebalan elektrodaid
dc.subjectPerforma elektrokimiaid
dc.titlePembuatan Anoda Li4Ti5O12 dan Studi Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap Performa Elektrokimia Baterai Ion Lithiumid
dc.typeLecture Papersid


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record