Tabel 4.4
Hubungan hasil charge-discharge dan cyclic voltammetry
kode sampel Puncak
oksidasi V Puncak
reduksi V Jarak kurva redoks
V
A kalsinasi 4,1
3,5 0,6
B Tanpa kalsinasi 4,2
3,5 0,7
C Tanpa kalsinasi 4,04
3,5 0,54
D Tanpa kalsinasi 4,15
3,7 0,45
Dari Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa pada baterai sampel D dengan anoda yang dibuat dengan serbuk Natural graphite tanpa kalsinasi dengan menggunakan
30 berat pelarut memiliki jarak kurva redoks sebesar 0,45 V. Jarak antar puncak kurva redoks diartikan sebagai jarak interkalasi dan deinterkalasi, semakin kecil
jarak antar puncaknya maka semakin mudah ion lithium untuk berinterkalasi ataupun berdeinterkalasi. Hal ini juga diperkuat oleh hasil SEM bahwa serbuk
Natural graphite tanpa kalsinasi memiliki jarak antar partikel yang kurang rapat sehingga memudahkan ion lithium untuk berinterkalasi maupun berdeinterkalasi.
Pada hasil cyclic voltammetry dari semua sampel menunjukkan Natural graphite sebagai material aktif tidak berperan keseluruhan dalam menyimpan ion
lithium. Hal ini diperjelas karena masih banyaknya pengotor yang masih mendominan didalam serbuk Natural graphite tanpa kalsinasi yang tidak dapat
terdeteksi oleh XRD.
4.5 Analisa ChargeDischarge
Pengujian charge-discharge bertujuan untuk mengetahui kemampuan suatu material untuk menyimpan energi listrik. Dalam proses pengujian ini, anoda
Natural Graphite LiC
6
dipasangkan dengan katoda LiCoO
2
yang berada pada larutan elektrolit LiPF
6
pada range tegangan antara 0,0 – 3,6 V dengan pemberian
beban arus yang sama pada baterai sebesar 400µA.
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.6
Grafik hubungan Kapasitas charge-discharge mAh terhadap
Tegangan V pada uji Charge-Discharge Sampel A
Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa telah terjadi tiga kali siklus charge- discharge
pada baterai sampel A. Pada siklus charge pertama, baterai kosong dan mulai dari tegangan 3,6 V. Kapasitas charge siklus pertama yaitu 3,85 mAh dan
pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus pertama yaitu 1,52 mAh pada tegangan 3,6 V.
Pada siklus charge kedua , kapasitas charge yaitu 1,78 mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus kedua yaitu 1,6 mAh pada
tegangan 3,6 V. Kapasitas charge siklus pertama lebih besar dibandingkan charge pada siklus kedua dan kapasitas discharge siklus pertama lebih kecil
dibandingkan discharge siklus kedua. Baterai yang efisien seharusnya memiliki besar kapasitas charge
– discharge yang sama, ini menandakan baterai tidak efisien karena lebih besar kapasitas yang
dimasukkan charge dari pada yang dikeluarkan discharge. Pada siklus charge ketiga, kapasitasnya charge yaitu 1,78 mAh pada
tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus ketiga yaitu 1,67 mAh pada tegangan 3,6 V.
Discharge charge
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.7
Grafik hubungan Kapasitas charge-discharge mAh terhadap
Tegangan V pada uji Charge-Discharge Sampel B
Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa telah terjadi tiga kali siklus charge- discharge
pada baterai sampel B. Pada siklus charge pertama, baterai masih kosong dan mulai dari tegangan 0,0 V. Kapasitas charge siklus pertama yaitu
2,84 mAh dan berhenti pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus pertama yaitu 1,4 mAh pada tegangan 3,6 V.
Pada siklus charge kedua , kapasitas charge yaitu 1,9 mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus kedua yaitu 1,6 mAh pada tegangan
3,6 V. Kapasitas charge siklus pertama lebih besar dibandingkan charge pada siklus kedua dan kapasitas discharge siklus pertama lebih kecil dibandingkan
discharge siklus kedua.
Baterai yang efisien seharusnya memiliki besar kapasitas charge – discharge yang
sama, ini menandakan baterai tidak efisien karena lebih besar kapasitas yang dimasukkan charge dari pada yang dikeluarkan discharge.
Pada siklus charge ketiga, kapasitasnya charge yaitu 1,9 mAh pada tegangan 2,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus ketiga yaitu 1,8 mAh pada
tegangan 3,6 V. Charge
Discharge
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.8
Grafik hubungan Kapasitas charge-discharge mAh terhadap Tegangan V pada Uji Charge-Discharge Sampel C
Drai grafik diatas, dapat dilihat bahwa telah terjadi tiga kali siklus charge- discharge
pada baterai sampel C. Pada siklus charge pertama, baterai masih kosong dan mulai dari tegangan 0,0 V. Kapasitas charge siklus pertama yaitu 2,2
mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus pertama yaitu 0,8 mAh pada tegangan 3,6 V.
Pada siklus charge kedua , kapasitas charge yaitu 0,96 mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus kedua yaitu 0,85 mAh
pada tegangan 3,6 V. Kapasitas charge siklus pertama lebih besar dibandingkan charge
pada siklus kedua dan kapasitas discharge siklus pertama lebih kecil dibandingkan discharge siklus kedua.
Baterai yang efisien seharusnya memiliki besar kapasitas charge – discharge yang
sama, ini menandakan baterai tidak efisien karena lebih besar kapasitas yang dimasukkan charge dari pada yang dikeluarkan discharge.
Pada siklus charge ketiga, kapasitasnya charge yaitu 0,96 mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus ketiga yaitu 0,87 mAh
pada tegangan 3,6 V. Charge
Discharge
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.9
Grafik hubungan Kapasitas charge-discharge mAh terhadap Tegangan V pada uji Charge-Discharge Sampel D
Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa telah terjadi tiga kali siklus charge- discharge pada baterai sampel D. Pada siklus charge pertama, baterai masih
kosong dan mulai dari tegangan 0,0 V. Kapasitas charge siklus pertama yaitu 2,84 mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus pertama
yaitu 1,42 mAh pada tegangan 3,6 V. Pada siklus charge kedua , kapasitas charge yaitu 1,9 mAh pada tegangan
3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus kedua yaitu 1,67 mAh pada tegangan 3,6 V. Kapasitas charge siklus pertama lebih besar dibandingkan charge
pada siklus kedua dan kapasitas discharge siklus pertama lebih kecil dibandingkan discharge siklus kedua. Baterai yang efisien seharusnya memiliki
besar kapasitas charge – discharge yang sama, ini menandakan baterai tidak
efisien karena lebih besar kapasitas yang dimasukkan charge dari pada yang dikeluarkan discharge.
Pada siklus charge ketiga, kapasitasnya charge yaitu 1,9 mAh pada tegangan 3,6 V. Sedangkan, kapasitas discharge siklus ketiga yaitu 1,9 mAh
pada tegangan 3,6 V. Sesuai dengan jarak reaksi redoksnya yang kecil yaitu sebesar 0,45 V maka sampel D memiliki kapasitas discharge yang lebih besar jika
dibandingkan dengan sampel yang lain Charge
Discharge
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.5
Performa Baterai pada charge-discharge siklus pertama
Kode Sampel
Kapasitas Charge
mAh Kapasitas
Discharge mAh
Kapasitas Spesifik mAhg
Efisiensi
A 3,85
1,52 13.18
39,48 B
2,84 1,4
14 49,29
C 2,2
0,8 10
36,6 D
2,84 1,42
23,6 50
Kapasitas charge pada siklus pertama pada semua sampel baterai cukup besar. Namun tidak dengan kapasitas dischargenya yang jauh menurun dari
kapasitas cahrgenya. Ini menandakan baterai belum optimum pada cahrge- discharge siklus pertama. Kapasitas baterai sangat dipengaruhi oleh kemampuan
material aktif katoda yang merupakan sumber dari banyaknya ion lithium yang akan deinterkalasi dan disimpan dalam layer host anoda dan akan dikembalikan
lagi kekatoda pada proses discharge. Besar kecilnya nilai kapasitas dari baterai dipengaruhi oleh kemampuan anoda menyediakan tempat penyimpanan ion
lithium. Siklus cahrge-discharge yang pertama dapat dilihat efisiensi baterai yang tidak optimum. Hal ini dikarenakan baterai mampu menyimpan ion lithium dalam
layer host anoda namun tidak dapat mengembalikannya secara keseluruhan pada saat baterai digunakan.
Tabel 4.6
Performa Baterai pada charge-discharge siklus kedua
Kode Sampel Kapasitas
Charge mAh
Kapasitas Discharge
mAh Kapasitas
spesifik mAhg
Efisiensi
A 1,78
1,6 14,54
89,8 B
1,9 1,6
16 84,2
C 0,96
0,85 10,6
88,5 D
1,9 1,67
27,8 87,8
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas charge pada siklus kedua menurun jika dibandingkan dengan kapasitas charge siklus pertama. Hal ini terjadi karena pada charge siklus pertama
ion lithium yang disimpan didalam layer host anoda tidak semua dikemabalikan pada saat digunakan. Oleh karena itu kapasitas charge pada siklus kedua lebih
kecil ini disebabkan karena layer host pada anoda tidak seperti pada saat pertama kali digunakan. Sedangkan kapasitas dischargenya mengalami kenaikan walaupun
tidak besar dibandingkan siklus pertama. Ini berarti efisiensi baterai pada siklus kedua jauh lebih besar dibandingkan siklus pertama.
Tabel 4.7
Performa baterai pada charge-discharge siklus ketiga
Kode Sampel Kapasitas
Charge mAh
Kapasitas Discharge
mAh Kapasitas
spesifik mAhg
Efisiensi
A 1,78
1,67 15,18
93,82 B
1,9 1,8
18 94,7
C 0,96
0,87 10,8
90,6 D
1,9 1,9
31,6 100
Kapasitas charge ketiga sama dengan kapasitas charge kedua hal ini dikarenakan baterainya yang stabil tetapi belum optimum jika dibandingkan
dengan kapasitas pemakaian baterai lithium secara teori. Sedangkan kapasitas dischargenya mengalami kenaikan walaupun tidak besar dibandingkan kapasitas
discharge pada siklus kedua. Ini berarti efisiensi baterai pada siklus ketiga jauh lebih besar dibandingkan siklus kedua.
Dari Tabel 4.5, Tabel 4.6 dan Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa, kapasitas spesifik terbesar diperoleh dari baterai yang dibuat dengan menggunakan 3gr :
10gr berat Natural graphite tanpa kalsinasi dengan palarut DMAC. Hal ini membuktikan bahwa penggunaan pelarut yang baik untuk pembuatan slurry anoda
baterai dengan serbuk material aktif Natural garphite yaitu sebesar 3gr : 10gr berat material aktif Natural graphite terhadap pelarut DMAC. Pada tabel diatas
juga memperlihatkan bahwa kapasitas sebesar 1,9 mAh dan spesifik kapasitas sebesar 31,6 mAh dari Natural graphite tanpa kalsinasi sedikit lebih besar jika
Universitas Sumatera Utara
dibandingkan dengan Natural graphite kalsinasi 500˚C dengan komposisi dari
berat pelarut yang sama. Secara teori kapasitas dari natural graphite sebesar 18 mAhg sedangkan secara praktek di dapat 3,85 mAhg. Jika dibandingkan
kapasitas natural graphite secara teori dengan kapasitas natural graphite yang didapat secara praktek sangat lah kecil.
Hal ini dikarenakan serbuk natural graphite yang dipakai merupakan bahan teknis yang susunan atomnya tidak teratur atau amorf. Berdasarkan hasil
XRD yang didapat pada grafik 4.1 terlihat bahwa puncak kristal yang didapat hanyalah sedikit hal ini menunjukkan serbuk natural graphite masih terdapat
banyak bahan pengotor dalam bentuk amorf yang tidak terdeteksi oleh XRD . Dan berdasarkan pengamatan mikrostruktur secara kualitatif dengan
menggunakan SEM bahwa semakin tinggi temperatur sintering yang diberikan menyebabkan peningkatan ukuran butir morfologi partikel yang sangat rapat ini
akan membuat ion lithium sulit untuk berinterklasi. Walaupun kapasitas yang dihasilkan sangat kecil, tetapi anoda Natural graphite yang dipasangkan dengan
katoda LiCoO
2
pada baterai ion lithium memiliki tegangan operasi atau tegangan kerja sebesar 3,5 V. Baterai ion lithium dengan tegangan kerja sebesar 3,5 V ini
dapat diaplikasikan pada baterai handpone, leptop, mp3 player, jam tangan, kamera dan lain-lain.
Jika tegangan yang dikeluarkan charger pada saat pengisian lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk pengisian baterai, maka proses pengisian akan
membutuhkan waktu yang lebih lama. Sebaliknya, jika tegangan yang dikeluarkan charger lebih tinggi dari yang dibutuhkan untuk pengisian baterai akan cepat
penuh, namun disisi lain hal ini dapat menurunkan masa pakai baterai karena baterai mengalami kelebihan beban saat pengisian, dan biasanya baterai akan
menjadi sangat panas. Dengan kata lain kita telah memaksa baterai kita untuk bekerja lebih keras. Hal ini dapat memperpendek masa pakai baterai.
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
