Latar Belakang Menghitung Efesiensi Baterai

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini, meningkatnya pertumbuhan pemakaian energi dunia mengarah kepada penipisan bahan bakar fosil seperti batu bara, bensin dan gas. Kecenderungan ini telah mendorong kenaikan harga bahan bakar di pasar dan telah menciptakan ketergantungan yang kuat pada negara penghasil bahan-bahan ini Scrosati and Garche, 2010. Selain itu, konsumsi besar-besaran dari bahan bakar fosil mengarah ke generasi gas rumah kaca CO2, dan pemanasan global lebih lanjut dan kerusakan lingkungan Xiangcheng,2015. Untuk mengurangi emisi CO 2 , sumber energi terbarukan menjadi semakin penting. Namun, untuk eksploitasi efisiensi sumber cara-cara baru ini dibutuhkan pengembangan energi yang lanjut Liu et al., 2010. Baterai adalah salah satu dari penyambung elektrik sel elektrokimia yang memiliki terminalhubungan untuk memasok energi listrik Martin and Ralph, 2004. Baterai ion lithium sekarang telah mendominasi pada aplikasi kimia, 60 dari nilai penjualan di seluruh dunia untuk baterai portabel Tarascon, J.M,2001. Namun performa baterai ini tidak cukup untuk beberapa tuntutan di masa depan, yang meliputi kendaraan listrik, jaringan listrik meratakan beban, dan puncak cukur, yang bersama-sama menetapkan daftar baru tuntutan baterai dalam hal seumur hidup, listrik, dan kepadatan energi. Ada dua tipe daripada baterai, yaitu baterai primer adalah sebuah sel, atau kumpulan dari sel, untuk pebangkitan energi listrik yang dimaksudkan untuk digunakan sampai habis dan dibuang. Baterai primer dirakit pada keadaan terisi; discharge adalah proses primer pada saaat operasi. Baterai sekunder adalah sebuah sel atau kumpulan dari sel untuk pembangkitan energi listrik dimana sel, setelah dilakukan pemakaian, dapat dikembalikan ke kondisi semula dibebankan dengan arus listrik yang mengalir kearah yang berlawanan untuk aliran arus ketika sel dipakai. Hal lain untuk tipe pada baterai ini adalah barerai isi ulang atau akumulator. Sebuah baterai sekunder biasanya dirakit pada keadaan discharge, baterai tersebuat harus di charge terlebih Universitas Sumatera Utara dahulu sebelum menjalani discharge pada proses sekunder Martin and Ralph, 2004. Li 4 Ti 5 O 12 memiliki cyclability yang sangat baik dan memiliki sifat keselamatan, yang saat ini digunakan sebagai anoda pada baterai ion lithium untuk sebagian besar teknologi baru. Aplikasi LTO pada kendaraan listrik EV dan kendaraan listrik hibrida HEV sangat besar Liu et al., 2010, sementara aplikasi skala besar untuk menyimpan energi, misalnya pembangkit listrik tenaga surya, berada di bawah. Baterai ion lithium bisa membantu masyarakat memperoleh manfaat dari energi yang berkelanjutan, melalui penyelamatan lingkungan dan penebusan ekonomi. Atom Al cenderung mensubtitusi Ti pada doping rendah dan mensubtitusi Li pada doping tinggi. Doping Al pada serbuk Li 4 Ti 5 O 12 tidak merubah struktur kristal dan dikonfirmasi dari hasil XRD, dengan meningkatnya doping Al menyebabkan morfologi partikel beraglomerasi dan berpori, surface area stabil, ukuran partikel cenderung turun, konduktifitas meningkat namun kapasitas berkurang Priyono.S, 2014. Dalam pembuatan sel baterai, hal yang paling penting adalah membuat lembaran. Lembaran harus memiliki komposisi bahan yang tepat, memiliki daya rekat yang baik, memiliki konduktifitas tinggi dan ketebalan yang sesuai. Lembaran dibuat dengan mencampurkan material aktif dengan binder PVDF, Super P, dan pelarut DMAC. Dalam proses pembuatan lembaran elektroda ada beberapa parameter yang harus diperhatikan seperti komposisi bahan, lama pencampuran, suhu pemanasan, kecepatan pencampuran, viskositas slurry, ketebalan lapisan, kecepatan lapisan, suhu dan lama pengeringan Sari.S.P, 2015. Ketebalan lapissan akan mempengaruhi performa sel baterai karena berhubungan dengan jarak yang ditempuh elektron dari interface Anodaelektrolit menuju current collector Cu Foil. Semakin tebal lapisan maka jalur elektron akan semakin panjang sehingga effisiensi sel baterai semakin menurun karena aliran elektron akan terhambat pada material aktif. Selain itu, meningkatnya ketebalan lapisan juga dapat menyebabkan hambatan dalam meningkat yang mengakibatkan self discharge semakin besar. Ilustrasi jarak tempuh elektron dari interface menuju current collector ditunjukkan pada Gambar 1. Universitas Sumatera Utara Kerapatan dayapower spesific dan kepadatan energi spesifik dari baterai sangat bergantung pada ketebalan lapisan material aktif pada current collector. Ketebalan lapisan bahan elektroda memberikan energi yang tinggi karena jumlah pada bahan aktif yang besar, tetapi juga meningkatkan panjang difusi ion dalam material LTO sehingga menurunkan daya. Sebaliknya, lapisan tipis elektroda memberikan jalur difusi singkat sehingga power density lebih tinggi. Tetapi materi aktif kurang banyak dan akibatnya energy density tersebut menurun. Selain itu, optimasi ketebalan lapisan dapat mengefisienkan biaya produksi Nordh, 2013. Katoda Anoda Cu Foil Coating LTO+AB+PVDF Elektron Pergerakan elektron menuju Cu Foil melalui coating e - e - e - e - Tebal coating Elektrolit Gambar 1.1 Pengaruh ketebalan lapisan terhadap laju elektron Dalam penelitian ini akan dibuat lembaran anoda dengan berbahan dasar serbuk LTO yang fokus pada pengaruh variasi ketebalan lapisan material aktif terhadap performa sel baterai.

1.2 Rumusan Masalah