BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi tidak akan pernah lepas dari kehidupan manusia. Konsumsi energi yang sedemikian tinggi menyebabkan sumber energi minyak bumi semakin menipis
Minami, 2005. Persediaan bahan bakar fosil yang terbatas dan terjadinya pemanasan global membuat urgensi untuk menggantikan minyak bumi dengan
sumber energi bersih terutama yang berasal dari sumber energi terbarukan seperti angin, surya, dan pasang surut Priyono, 2014.
Pemerintah Indonesia menargetkan penggunaan sel surya sebagai sumber energi bersih pada tahun 2025 sebesar 800 MWp. Hal ini termuat dalam Peraturan
Presiden No. 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional. Oleh karena itu, lebih kurang 40 MWp pembangkit listrik tenaga surya harus dibangun per
tahunnya. Selain itu, Badan Energi Internasional IEA memperkirakan bahwa pada tahun 2020 dan 2025, perkembangan teknologi untuk kendaraan listrik jenis
EV Electric Vehicle dan PHEV Plug Hybrid Electric Vehicle masing-masing mencapai 6,9 juta dan 17,7 juta per tahunnya. Kedua rencana tersebut mendapat
perhatian khusus karena penggunaan teknologi tersebut membutuhkan baterai sekunder sebagai tempat penyimpanan energi listriknya. Salah satu baterai
sekunder yang sedang dikembangkan di Indonesia pada saat ini yaitu baterai ion lithium Hudaya, 2011.
Baterai ion lithium merupakan baterai yang digerakkan oleh ion lithium Prihandoko, 2008. Pemilihan baterai ion lithium sebagai penyimpan energi
karena memiliki banyak keunggulan diantaranya dapat diisi ulang, mempunyai kapasitas dan densitas energi yang tinggi, daya tahan yang baik, ringan, ramah
lingkungan dan dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan fleksibel. Sekarang ini, aplikasi baterai ion lithium sering digunakan dalam perangkat elektronik portable
yaitu 57,4 pada ponsel, 31,5 pada notebook, laptop dan 7,4 pada kamera. Aplikasi baterai ion lithium juga telah dikembangkan pada bidang lainnya,
Universitas Sumatera Utara
termasuk kendaraan listrik hibrida, aplikasi ruang angkasa, kendaraan militer dan aplikasi lainnya Wu et al. 2011.
Kemampuan kapasitas energi yang tersimpan dalam baterai ion lithium ditentukan oleh pilihan bahan aktif dan bahan pasif, komposisi antara filler, zat
aditif, dan matriks, serta parameter pembuatan. Oleh karena itu, pemilihan material elektroda sangat menentukan kinerja baterai. Keunggulan bahan elektoda
terletak pada kestabilannya dalam proses interkalasi dan mempunyai struktur host yaitu tempat bagi perpindahan ion lithium Prihandoko, 2008.
Material katoda yang sering digunakan pada baterai ion lithium yaitu Lithium Ferro Phosphate LiFePO
4
. Alasan pemilihan LiFePO
4
Zheng, et al 2012 meneliti tentang pengaruh ketebalan elektroda LiFePO sebagai material
aktif katoda karena memiliki banyak keunggulan dibandingkan material katoda lainnya diantaranya seperti murah, tidak beracun, kapasitas sedang 170 mAhgr,
keelektronegatifan tinggi, sangat reaktif, densitas energi yang tinggi, dan ramah lingkungan Padhi, 2002. Sedangkan material anoda yang sering digunakan pada
baterai ion lithium yaitu Mesocarbon Microbeads MCMB. Adapun alasan pemilihan karbon MCMB sebagai material aktif anoda karena memiliki kapasitas
yang tinggi 320-330 mAhgr pada tegangan rendah dan kemampuan siklusnya yang terbaik dibandingkan dengan semua jenis bahan anoda karbon yang lain
Yao, 2003.
4
dengan komposisi LiFePO
4
Shin, et al 2006 meneliti tentang sifat elektrokimia dari coating karbon pada katoda LiFePO
: PvDf : Acetylene Black 80,8 : 12 : 7,2 pada variasi ketebalan 10 µm, 25 µm, 50 µm, 77 µm dan 108 µm untuk kinerja elektrokimia
baterai ion lithium. Material aktif anoda yang digunakan yaitu MCMB dengan komposisi MCMB : PvDf : Acetylene Black 88,8 : 8 : 3,2. Hasil yang didapat
yaitu semakin meningkatnya ketebalan elektroda maka densitas energi semakin tinggi tetapi densitas daya semakin kecil karena dipengaruhi oleh tahanan dalam
dan pembentukan lapisan SEI Solid Electrolyte Interface pada baterai. Kapasitas discharge yang dihasilkan pada 0,1 C yaitu sekitar 160 mAhgr.
4
dengan grafit, karbon black, dan acetylene black. Perbandingan komposisi antara filler : zat aditif : matriks yaitu 85 : 10 : 5. Hasil
yang didapat yaitu kapasitas tertinggi dengan grafit sebesar 140 mAhgr pada
Universitas Sumatera Utara
0,2 C karena grafit memiliki konduktivitas listrik yang tinggi sebesar 6,4 x 10
-2
Berdasarkan uraian diatas, maka perlu dilakukan penelitian mengenai pengaruh ketebalan katoda LiFePO
Scm dibandingkan karbon black dan acetylene black.
4
dengan variasi komposisi serta ketebalan anoda MCMB pada kapasitas baterai ion lithium. Pada katoda LiFePO
4
perbandingan komposisi antara filler LiFePO
4
, zat aditif Super P dan matriks polimer PvDf yaitu 85 : 10 : 5 dengan ketebalan laminate 100 µm, 150 µm, dan
300 µm. Pada komposisi tersebut LiFePO
4
Baterai ion lithium pada penelitian ini dibuat dengan model baterai prismatik dan proses assembling sel baterai dengan menggunakan metode
stacking yaitu proses assembling sel baterai dengan lembaran katoda, anoda, dan seperator digulung. Alasan pemilihan metode ini untuk memaksimalkan
penggunaan lembaran elektroda agar tidak banyak yang terbuang dan dengan permukaan lapisan laminate elektroda yang luas diharapkan memiliki kapasitas
yang tinggi karena massa material aktifnya semakin besar pada lembaran. dan Super P memiliki komposisi yang
lebih besar dibandingkan PvDf untuk melihat dengan bahan aktif dan zat aditif yang besar maka kapasitas yang dihasilkan juga besar sesuai kapasitas secara
teori. Selain itu, anoda MCMB juga divariasikan pada komposisi serta ketebalannya untuk melihat pengaruhnya pada besar kapasitas dan efisiensi
baterai ion lithium.
1.2 Rumusan Masalah
