Sejauh ini, banyak bahan anoda telah diselidiki, termasuk grafit sintetik, grafit alam, karbon amorf, nitrida, timah oksida, paduan berbasis timah dan
beberapa komposit. Material berbasis karbon grafit merupakan material yang lebih disukai saat ini untuk anoda baterai sekunder lithium, karena material jenis
ini telah dikomersialkan pada baterai ion lithium oleh sony pada tahun 1990. Beberapa alasan penggunaan karbon untuk baterai ion lithum adalah biaya rendah,
ramah lingkungan, potensial elektroda rendah relative terhadap logam lithium, dan kapasitas spesifik lebih tinggi dibandingkan dengan oksida logam transisi atau
sulfide logam transisi. Peningkatan utama dari teknologi baterai lithium ion dalam hal kepadatan energi telah dicapai dengan meningkatkan kristalinitas elektroda
negatif karbon, yaitu dengan mengganti karbon amorf dengan grafit. Kapasitas teoritis maksimum grafit 372 mA hg
-1
. Namun karena memiliki potensial yang rendah 1,0 V maka akan mudah terbentuk SEI dan dendrite lithium yang
sangat berbahaya Trarascon J.m, 2001.
2.3.1 Grafit
Dalam komponen anoda, material yang sering digunakan adalah grafit. Material ini memiliki struktur yang terdiri dari lapisan struktur graphene dimana
Li-ion dapat berinterkalasi diantaranya. Untuk berat yang sama, material anoda dapat menampung Li-ion lebih banyak dari Li-ion yang dilepaskan material
katoda saat charging. Grafit adalah salah satu inti karbon yang merupakan konduktor listrik yang bisa digunakan sebagai material elektroda pada sebuah
lampu listrik. Dalam struktur grafit, setiap atom C menggunakan 3 elektron valensi untuk membentuk 3 ikatan kovalen dengan 3 atom C lainnya, membentuk
lapisan dengan cincin heksagonal. Grafit memiliki stoikiometri LiC
6
dengan kapasitas spesifik 372 mAhg. Oleh karenanya kapasitas listrik baterai sekunder lithium dihitung secara teoritis
dengan menghitung berat material aktif pada katoda dibagi jumlah elektron yang terkait dalam reaksi. Grafit memiliki struktur berlapis heterodesmic. Bentuk
heksagonal grafit termodiamika stabil pada rentang suhu dan tekanan T 2000ºC, P 1.3 x 10
10
Pa [130 kbar]. Morfologi grafit mencerminkan struktur yang sangat anisotropik. Semua alotrop karbon berbentuk padat dalam kondisi
Universitas Sumatera Utara
normal, tetapi grafit merupakan alotrop yang paling stabil secara termodinamika diantara alotrop-alotrop lainnya.Grafit biasa digunakan sebagai elektroda negatif
anoda karena, kinerja siklus yang baik, dan strukturnya yang baik. Keuntungan menggunakan elektroda grafit antara lain adalah harganya
yang relatif murah dibandingkan elektroda logam karena pemurnian grafit untuk elektroda. Diantara begitu banyak jenis bahan karbon, bahan anoda praktis yang
paling banyak digunakan dalam baterai lithium ion dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu grafit alam dan grafit sintesis Kwiecinska B, 2004
Gambar 2.3
grafit yang dibentuk oleh tumpukan lembaran graphene Castro
Neto, 2009
.
Natural Graphite Grafit Alam
Sekarang, grafit alam menjadi salah satu kandidat yang paling menjanjikan sebagai bahan anoda baterai lithium ion terutama karena biaya rendah dan
kapasitas reversible relatif tinggi 330-350 mAhg.
Disisi lain, grafit alam memiliki kelemahan yaitu: kapasitas tingkat rendah dan ketidak cocokan dengan elektrolit berbasis PC propilen karbonat. Kapasitas
rendahnya grafit alam sebenarnya berasal dari anisotropi tinggi. Grafit alam memiliki struktur yang baik sehingga tidak memerlukan perlakuan panas pada
suhu tinggi 2800ºC untuk menjadi grafit. Grafit alam terutama terdiri dari karbon mengkristal dan campuran batu alam dan mineral.Grafit alam tidak
berbahaya dalam hal toksikologi,grafit alam merupakan produk alami murni dan tidak membahayakan lingkungan Yoshio, 2009
Universitas Sumatera Utara
2.4 Bahan Katoda Untuk Baterai Lithium
