2.3. Baterai Lithium Titanium Oksida Li
4
Ti
5
O
12
Baterai dengan anoda lithium titanat telah dikenal sejak 1980-an. Li-titanate menggantikan grafit di anoda baterai lithium-ion yang khas dan bentuk-bentuk
materi dalam struktur spinel.
2.3.1. Spinel Lithium Titanium Oksida 2.3.1.1. Gambaran struktural
Spinel Lithium Titanium Oksida Li
4
Ti
5
O
12
digunakan sebagai anoda pada baterai ion lithium pada satu fase dalam sistem terner Li-Ti-O. Ini terdapat pada
satu titik akhir yang berhubungan dengan fase spinel LiTi
2
O
4
. Dalam spinel Li
4
Ti
5
O
12
, 16 dari ion Ti disubstitusi oleh ion Li
+
. Dengan demikian, dalam notasi spinel, rumus empiris Li[Li
13
Ti
53
]O
4
dimana kation dalam kurung merupakan kation pada situs oktahedral Harrison, 1985.
2.3.1.2. Pembuatan Li
4
Ti
5
O
12
LTO
Banyak kelompok yang telah melaporkan produksi bahan ini. Pada intinya, dua rute telah dieksplorasi. Rute pertama adalah reaksi solid-state antara TiO
2
dan garam Li. Reaksi solid-state menggunakan campuran prekursor menyeluruh yang
dipanaskan sampai sekitar 800
o
C di udara selama 24 jam. Bahan yang dihasilkan adalah bubuk putih yang berstruktur spinel. Rute ini adalah yang paling mudah
untuk produksi bahan ini dan ukuran partikel rata-rata produk tersebut dalam kisaran 5 sampai 10 mikron Peramunage, 1998 ; Wang, 1999 ; Zaghib, 1999.
Rute kedua adalah metode sol-gel yang dilaporkan oleh Bach et al. Bach, 1998- 1999. Metode ini menggunakan
Ti-isopropoxide
dicampur dengan lithium asetat. Produk hasil hidrolisis
Ti-isopropoxide
berupa zat putih susu. Campuran ini dikeringkan dan dipanaskan sampai 500
o
C di udara untuk membentuk bubuk spinel Simon, 2007.
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.3. Karakteristik elektrokimia
Li
4
Ti
5
O
12
biasanya digunakan sebagai elektroda anoda dan memiliki kapasitas teoritis 175 mAhg. Dengan menggunakan rumus empiris Li
4
Ti
5
O
12
, spinel ini dapat menerima hingga 3 mol atom Li untuk membentuk Li
7
Ti
5
O
12
pada
charge
. Penurunan ini reversibel setelah pengisian dan bahan teroksidasi kembali ke
Li
4
Ti
5
O
12
. Persamaan 2.4 menggambarkan reaksi reduksi dan oksidasi Simon, 2007.
Li
4
Ti
5
O
12
+ 3Li
+
+ 3e
-
↔ Li
7
Ti
5
O
12
2.4 Kinerja elektrokimia bahan ini agak unik, jika dibandingkan dengan bahan
interkalasi lainnya. Salah satu fitur uniknya adalah potensi datar sekitar 1.55 V vs logam Li lebih dari 90 untuk kapasitas saat interkalasi dan deinterkelasi ion
Li
+
. Polarisasi juga kurang penting jika dibandingkan dengan elektroda oksida logam lainnya pada rapat arus yang sama. Hal ini diyakini bahwa rata-rata potensi
region substansial terdiri dari dua tahap, yaitu Li
4
Ti
5
O
12
dan Li
7
Ti
5
O
12
, yang selalu hadir pada
charge
dan
discharge
Colbow, 1989 ; Ohzuku, 1995. Fitur unik yang lain adalah perubahan volume sangat kecil ketika material
ion Li
+
ini mengalami interkalasi dan deinterkalasi sebagai sel
discharge
dan
charge
. Ohzuku, 1995
2.3.2. Keuntungan dan Kerugian anoda Li