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.
