Litium Titanat dari Titania Teknis sebagai Elektroda Baterai Ion Litium.
LITIUM TITANAT DARI TITANIA TEKNIS SEBAGAI
ELEKTRODA BATERAI ION LITIUM
Disusun Oleh :
ANGGIA PUTRI GUSTAMI
M0311007
SKRIPSI:
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
i
ii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “LITIUM
TITANAT DARI TITANIA TEKNIS SEBAGAI ELEKTRODA BATERAI
ION LITIUM” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di
suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis
atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Maret 2016
Anggia Putri Gustami
iii
LITIUM TITANAT DARI TITANIA TEKNIS SEBAGAI
ELEKTRODA BATERAI ION LITIUM
ANGGIA PUTRI GUSTAMI
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Li4Ti5O12 disintesis menggunakan metode reaksi fasa padatan dengan
Li2CO3 dan TiO2 teknis sebagai prekusor. Litium titanat digunakan material anoda
baterai ion litium. Material hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan difraksi
sinar X (XRD) untuk mengetahui struktur kristal, dan analisis morfologi
menggunakan scanning electron microscope (SEM). Konduktivitas elektrik
menggunakan LCR meter, serta dan performa baterai, termasuk kapasitas spesifik
efisiensi, dan stabilitas baterai menggunakan battery analyzer
Pola difraksi sinar X yang dianalisis menggunakan metode Le Bail
menunjukkan hasil sintesis berada dalam 4 fasa, yaitu Li 4Ti5O12, Li2TiO3, TiO2
anatase, dan TiO2 rutile. Persentase Li4Ti5O12 lebih tinggi pada material yang
dipreparasi dari TiO2 teknis dibanding TiO2 anatase (pa). Morfologi permukaan
litium titanat yang disintesis dari TiO2 anatase (pa) memiliki ukuran partikel yang
lebih homogen dibanding yang disintesis dari TiO2 teknis. Ukuran rata-rata grain
pada litium titanat dari TiO2 teknis dan TiO2 anatase (pa) adalah 0,533 μm ± 0,157
μm dan 0,521 μm ± 0,180 μm. Konduktivitas elektrik litium titanat dari TiO2
teknis dan litium titanat dari TiO2 anatase (pa) adalah 92,547 x 10-8 S/cm dan
92,800 x 10-8 S/cm. Kapasitas spesifik yang dihasilkan adalah 129,332 mAh/g
pada 1% dan 118,438 mAh/g pada 5% litium titanat dari TiO2 teknis. Baterai
dengan litium titanat dari TiO2 teknis juga memiliki efisiensi yang tinggi, yaitu
94,22 % pada 1% dan 92,72 % pada 5%. Kehadiran Li2TiO3 dapat menjadi alasan
dari besarnya nilai kapasitas spesifik dan efisiensi.
Kata kunci : Li4Ti5O12, TiO2 teknis, solid state reaction, material anoda, baterai
ion litium
iv
LITHIUM TITANATE FROM TECHNICAL GRADE TITANIA AS
ELECTRODE FOR LITHIUM ION BATTERY
ANGGIA PUTRI GUSTAMI
Departement of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Sebelas Maret University
ABSTRACT
Li4Ti5O12 had been synthesized by solid state reaction method with Li2CO3
and technical TiO2 as precusors. The prepared lithium titanate was used as anodic
material for lithium ion battery. The prepared materials were characterized by Xray diffraction (XRD) to determine crystal structure and morphological analysis
was conducted by scanning electron microscope (SEM). The electrical
conductivity was analyzed by LCR meter and battery performance, including the
spesific capacity, efficiency, and stability were analyzed by battery analyzer
The X-ray diffraction pattern with Le Bail method showed the prepared
materials are in 4 phases, i.e. Li4Ti5O12, Li2TiO3, anatase TiO2, and rutile TiO2.
The percentage of Li4Ti5O12 was higher at the materials that were prepared than
materials that were synthesized from anatase TiO2 (pro analysis grade). The
surface morphology of the prepared lithium titanate from anatase TiO2 (pa) had
more homogeneous particle size than lithium titanate that was prepared from
technical grade TiO2. The average grain size of litium titanate from technical
grade TiO2 and anatase TiO2 (pa) were 0.533 μm ± 0.157 μm, and 0.521 μm ±
0.180 μm, respectively. The electrical conductivity of lithium titanate from
technical grade TiO2 and anatase TiO2 (pa) were 92.547 x 10-8 S/cm and 92.800 x
10-8 S/cm. The specific capacity of litium ion battery with lithium titanate from
technical grade TiO2 was higher than anatase TiO2 (pa). The specific capacity
were 129.332 mAh/g at 1% and 118.438 mAh/g at 5% of lithium titanate content.
The battery with lithium titanate from technical grade TiO2 also has high
efficiency, i.e. 94.22 % at 1% and 92.72 % at 5% of lithium titanate content. The
presence of Li2TiO3 might become the reason of those high specific capacity and
high efficiency.
Keywords: Li4Ti5O12, technical TiO2, solid state reaction, anode material, lithium
ion battery
v
MOTTO
“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai
penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar”
(Al-Baqarah: 153)
“Man Jadda Wa Jadda”
Barang siapa yang bersungguh - sungguh akan mendapatkannya.
vi
PERSEMBAHAN
Teriring syukur dalam sujudku kepada-Mu atas terselesaikannya skripsi ini.
Kupersembahkan karya kecil ini kepada :
Kedua orang tua,
Bapak dan ibu
Keluarga,
Om, bulik, bude, pakde, Andang, Berty, Dian
Partner Skripsi
Arinta
Teman-teman Sublab
Dhini, Deta, Ita, Amal, Pipit, Ardian
Teman-teman Kos
Nela, Laras, Riska
Teman tersuper
Vaishnavita dan Wendah
Teman-teman grup riset SSC
Teman-teman kimia angkatan 2011
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayat dan segala
karunia-Nya atas skripsi yang berjudul Litium Titanat dari Titania Teknis
sebagai Elektroda Baterai Ion Litium ini dapat selesai. Penulis bersyukur dan
berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga selesainya
penyusunan skripsi ini:
1. Prof. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D selaku Dekan FMIPA UNS
2. Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si., selaku Kepala Program Studi Kimia FMIPA
UNS
3. Dr. Fitria Rahmawati, M.Si., selaku Pembimbing I
4. Dr.rer.nat Witri Wahyu Lestari, M.Sc., selaku Pembimbing II
5. Dr. Sayekti Wahyuningsih M.Si., selaku Pembimbing Akademik
6. Dr. Khoirina Dwi Nugrahaningtyas, M.Si., selaku Penguji I
7. Dr.rer.nat. Maulidan Firdaus, M.Sc., selaku Penguji II
Semoga amal baik tersebut mendapat imbalan yang sepantasnya dari Allah
SWT. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih sangat jauh dari
sempurna, untuk itu penulis selalu mengharap dan menerima kritik serta saran dari
pembaca sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi yang membutuhkan.
Surakarta, Februari 2016
Penulis
viii
ELEKTRODA BATERAI ION LITIUM
Disusun Oleh :
ANGGIA PUTRI GUSTAMI
M0311007
SKRIPSI:
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
i
ii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “LITIUM
TITANAT DARI TITANIA TEKNIS SEBAGAI ELEKTRODA BATERAI
ION LITIUM” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di
suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis
atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Maret 2016
Anggia Putri Gustami
iii
LITIUM TITANAT DARI TITANIA TEKNIS SEBAGAI
ELEKTRODA BATERAI ION LITIUM
ANGGIA PUTRI GUSTAMI
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Li4Ti5O12 disintesis menggunakan metode reaksi fasa padatan dengan
Li2CO3 dan TiO2 teknis sebagai prekusor. Litium titanat digunakan material anoda
baterai ion litium. Material hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan difraksi
sinar X (XRD) untuk mengetahui struktur kristal, dan analisis morfologi
menggunakan scanning electron microscope (SEM). Konduktivitas elektrik
menggunakan LCR meter, serta dan performa baterai, termasuk kapasitas spesifik
efisiensi, dan stabilitas baterai menggunakan battery analyzer
Pola difraksi sinar X yang dianalisis menggunakan metode Le Bail
menunjukkan hasil sintesis berada dalam 4 fasa, yaitu Li 4Ti5O12, Li2TiO3, TiO2
anatase, dan TiO2 rutile. Persentase Li4Ti5O12 lebih tinggi pada material yang
dipreparasi dari TiO2 teknis dibanding TiO2 anatase (pa). Morfologi permukaan
litium titanat yang disintesis dari TiO2 anatase (pa) memiliki ukuran partikel yang
lebih homogen dibanding yang disintesis dari TiO2 teknis. Ukuran rata-rata grain
pada litium titanat dari TiO2 teknis dan TiO2 anatase (pa) adalah 0,533 μm ± 0,157
μm dan 0,521 μm ± 0,180 μm. Konduktivitas elektrik litium titanat dari TiO2
teknis dan litium titanat dari TiO2 anatase (pa) adalah 92,547 x 10-8 S/cm dan
92,800 x 10-8 S/cm. Kapasitas spesifik yang dihasilkan adalah 129,332 mAh/g
pada 1% dan 118,438 mAh/g pada 5% litium titanat dari TiO2 teknis. Baterai
dengan litium titanat dari TiO2 teknis juga memiliki efisiensi yang tinggi, yaitu
94,22 % pada 1% dan 92,72 % pada 5%. Kehadiran Li2TiO3 dapat menjadi alasan
dari besarnya nilai kapasitas spesifik dan efisiensi.
Kata kunci : Li4Ti5O12, TiO2 teknis, solid state reaction, material anoda, baterai
ion litium
iv
LITHIUM TITANATE FROM TECHNICAL GRADE TITANIA AS
ELECTRODE FOR LITHIUM ION BATTERY
ANGGIA PUTRI GUSTAMI
Departement of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Sebelas Maret University
ABSTRACT
Li4Ti5O12 had been synthesized by solid state reaction method with Li2CO3
and technical TiO2 as precusors. The prepared lithium titanate was used as anodic
material for lithium ion battery. The prepared materials were characterized by Xray diffraction (XRD) to determine crystal structure and morphological analysis
was conducted by scanning electron microscope (SEM). The electrical
conductivity was analyzed by LCR meter and battery performance, including the
spesific capacity, efficiency, and stability were analyzed by battery analyzer
The X-ray diffraction pattern with Le Bail method showed the prepared
materials are in 4 phases, i.e. Li4Ti5O12, Li2TiO3, anatase TiO2, and rutile TiO2.
The percentage of Li4Ti5O12 was higher at the materials that were prepared than
materials that were synthesized from anatase TiO2 (pro analysis grade). The
surface morphology of the prepared lithium titanate from anatase TiO2 (pa) had
more homogeneous particle size than lithium titanate that was prepared from
technical grade TiO2. The average grain size of litium titanate from technical
grade TiO2 and anatase TiO2 (pa) were 0.533 μm ± 0.157 μm, and 0.521 μm ±
0.180 μm, respectively. The electrical conductivity of lithium titanate from
technical grade TiO2 and anatase TiO2 (pa) were 92.547 x 10-8 S/cm and 92.800 x
10-8 S/cm. The specific capacity of litium ion battery with lithium titanate from
technical grade TiO2 was higher than anatase TiO2 (pa). The specific capacity
were 129.332 mAh/g at 1% and 118.438 mAh/g at 5% of lithium titanate content.
The battery with lithium titanate from technical grade TiO2 also has high
efficiency, i.e. 94.22 % at 1% and 92.72 % at 5% of lithium titanate content. The
presence of Li2TiO3 might become the reason of those high specific capacity and
high efficiency.
Keywords: Li4Ti5O12, technical TiO2, solid state reaction, anode material, lithium
ion battery
v
MOTTO
“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai
penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar”
(Al-Baqarah: 153)
“Man Jadda Wa Jadda”
Barang siapa yang bersungguh - sungguh akan mendapatkannya.
vi
PERSEMBAHAN
Teriring syukur dalam sujudku kepada-Mu atas terselesaikannya skripsi ini.
Kupersembahkan karya kecil ini kepada :
Kedua orang tua,
Bapak dan ibu
Keluarga,
Om, bulik, bude, pakde, Andang, Berty, Dian
Partner Skripsi
Arinta
Teman-teman Sublab
Dhini, Deta, Ita, Amal, Pipit, Ardian
Teman-teman Kos
Nela, Laras, Riska
Teman tersuper
Vaishnavita dan Wendah
Teman-teman grup riset SSC
Teman-teman kimia angkatan 2011
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayat dan segala
karunia-Nya atas skripsi yang berjudul Litium Titanat dari Titania Teknis
sebagai Elektroda Baterai Ion Litium ini dapat selesai. Penulis bersyukur dan
berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga selesainya
penyusunan skripsi ini:
1. Prof. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D selaku Dekan FMIPA UNS
2. Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si., selaku Kepala Program Studi Kimia FMIPA
UNS
3. Dr. Fitria Rahmawati, M.Si., selaku Pembimbing I
4. Dr.rer.nat Witri Wahyu Lestari, M.Sc., selaku Pembimbing II
5. Dr. Sayekti Wahyuningsih M.Si., selaku Pembimbing Akademik
6. Dr. Khoirina Dwi Nugrahaningtyas, M.Si., selaku Penguji I
7. Dr.rer.nat. Maulidan Firdaus, M.Sc., selaku Penguji II
Semoga amal baik tersebut mendapat imbalan yang sepantasnya dari Allah
SWT. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih sangat jauh dari
sempurna, untuk itu penulis selalu mengharap dan menerima kritik serta saran dari
pembaca sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi yang membutuhkan.
Surakarta, Februari 2016
Penulis
viii