Bahan Pembentuk Lembaran Katoda LiFe

Karakteristik material katoda senyawa phosphate LiMPO 4 M = Fe, Mn, Ni dan Co dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1. Karakteristik Elektrokimia dari beberapa material katoda. Katoda LiFePO 4 LiMnPO 4 LiNiPO 4 LiCoPO 4 Potential V 3,5 4 5,1 4,7 Specific capacity mAhg 169 160 140 170 Konduktifitas Scm 10 -9 10 -10 10 -14 10 -9 Sumber : Sanusi,2010 Penelitian ini memadukan LiFePO4, LiMnPO 4 dan LiNiPO 4 yang telah disintesis oleh Elma 2015 untuk menghasilkan voltase dan kapasitas energi yang cukup tinggi. Campuran ini diharapkan merupakan salah satu calon kuat bahan katoda baterai litium ion. Dengan tingginya voltase yang dihasilkan dapat mengurangi jumlah baterai yang dibutuhkan.

2.4. Bahan Pembentuk Lembaran Katoda LiFe

0.7 Mn 0.2 Ni 0.1 PO 4 C Sel baterai lithium ion yang dilakukan adalah solid polymer battery . Sel baterai ini dihasilkan dengan membuat komposit yang terdiri dari polimer sebagai matrix dan serbuk katoda sebagai filler . Material komposit merupakan gabungan dari dua material yang memiliki fasa yang berbeda menjadi sebuah material yang baru dengan properties yang lebih baik dari keduanya. Gibson, 1994 Material komposit terdiri dari dua bagian utama yang saling menyatu menjadi satu kesatuan yaitu : 1. Matriks, dapat berasal dari logam, keramik, atau polimer. Matriks berfungsi sebagai pengikat dari penguat, melindungi penguat dari kerusakan permukaan, dan juga memisahkan penguat yang satu dengan yang lainnya. Matriks polimer yang digunakan harus bersifat penghantar listrik, memiliki struktur dan senyawa yang stabil terhadap bahan elektroda dan elektrolit. Gibson, 1994 2. Penguat filler merupakan suatu fasa yang dapat menguatkan komposit Universitas Sumatera Utara yang terdapat dalam komposit. Dengan adanya penambahan penguat pada material komposit maka sifat mekanis dari material komposit tersebut akan meningkat. Gibson, 1994. Pada penelitian ini lembaran katoda terdiri dari serbuk LiFe 0.7 Mn 0.2 Ni 0.1 PO 4 C sebagai filler, AB sebagai zat aditif, PVdF sebagai matriks polimer, dan DMAC sebagai pelarut. 2.4.1. Polyvinyl Diflouride PVdF Binder adalah bagian penting dari formulasi elektroda pada baterai ion lithium karena binder mempertahankan struktur fisik elektroda, tanpa binder elektroda akan berantakan. Liu et al. 2009. PVdF adalah polimer saat ini banyak digunakan oleh produsen baterai Li-ion sebagai bahan pengikat, terutama di katoda. PVdF memiliki titik leleh 141 o C. Pada suhu tinggi binder meggembungkan dalam elektrolit melebihi ambang batas, kontak listrik antara material aktif dan anoda akan hilang, maka pada saat itu kapasitas pun akan mengecil. Fungsi kerja PVdF sebagai pengikat berperan penting dalam hal membantu menjaga integritas elektroda, juga memberikan kontak intim antara partikel aditif konduktif untuk meningkatkan konduktifitas elektronik dan peningkatan antarmuka antara binder dan filler . Ikatan antara material aktif, PVdF dan AB dapat dilihat pada Gambar 2.4. PVdF membutuhkan NMP N Methyl 2- pirolidon atau DMAC sebagai pelarut kemudiam dicampur dengan bahan penyimpanan lithium aktif seperti grafit, silikon, timah, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 atau LiFePO 4 dan aditif konduktif seperti karbon nanofibers hitam atau karbon. Liu et al .2009. Gambar 2.4. Ikatan partikel komposit baterai lithium ion Liu et al . 2009 Universitas Sumatera Utara

2.4.2. Zat aditif

Acetylene Black AB Penambahan carbon black pada polimer termoplastik seperti acetylene black dapat menciptakan sebuah material komposit yang memiliki kekuatan yang baik, tetapi juga memiliki konduktifitas listrik yang baik. Jumlah karbon biasanya digunakan adalah di bawah 10 berat dari total massa elektroda. Liu et al . 2009. Penggunaan acetylene black didalam baterai memiliki beberapa keunggulan yaitu dari absorpsi yang tinggi dan bersifat konduktif sehingga acetylene black digunakan untuk mempertahankan larutan elektrolit dalam banyak baterai kering dan meningkatkan konduktivitas listrik dari elektroda baterai. Karakteristik acetylene black dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Sifat Fisik dan Kimia Acetylene Black AB Parameter Nilai Ukuran partikel 0.042 µm Warna Hitam Densitas 1.75 gcc Titik lebur 116 - 180 °C Modulus elastisitas 0.180 - 7.00 GPa Kristalisasi suhu 12.0 - 146 °C Sumber : Liu et al. 2009

2.4.3. Pelarut

N,N DMAC N,N Dimethyl-acetamide N -N Dimethylacetamide DMAC adalah pelarut yang kuat yang memiliki titik didih tinggi,titik beku dan stabilitas yang baik. DMAC pada dasarnya netral, pelarut dengan konstanta dielektrik yang tinggi. DMAC adalah pelarut yang mudah menguap, bersifat racun dan dapat menimbulkan iritasi pada kulit dan mata. Selain itu pelarut DMAC tidak reaktif dalam reaksi kimia dan juga memiliki konstanta dielektrik yang tinggi, DMAC benar-benar larut dalam air, eter, ester, keton, senyawa aromatik dan senyawa alifatik tidak jenuh. DMAC memiliki kestabilan yang bagus, dan tidak akan mengalami degradasi dan perubahan warna jika dipanaskan dibawah suhu 350 C.DMAC memiliki titik leleh 161 o C dan memiliki titik beku -20 o C .Delacourt et al . 2006 Universitas Sumatera Utara 2.5. Karakterisasi Material Aktif dan Lembaran Katoda 2.5.1.