Pembuatan Baterai Lithium Meggunakan Bahan Aktif Natural Graphite (NG) Sebagai Anoda Dengan Variasi Persentase Berat Pelarut N,N Dimethyl Acetamide (DMAC)
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peran teknologi dan informasi sangatlah penting bagi kehidupan manusia saat
ini, karena dengan adanya teknologi dan informasi ini jarak seolah tidak menjadi
halangan. Manusia dapat berkomunikasi dengan mudah dalam jarak yang jauh.
Hal ini tidak bisa lepas dari perkembangan teknologi dan informasi.
Kemajuan di bidang teknologi dan informasi yang sangat pesat saat ini,
memunculkan berbagai macam teknologi yang memungkinkan kita dapat dengan
mudah membawa berbagai macam alat yang bisa dibawa kemana-mana (portable)
seperti
handpone,
leptop,
mp3
player,
dan
sebagainya.
Hal
tersebut
memungkinkan karena adanya baterai yang berfungsi sebagai sumber daya yang
dibutuhkan oleh peralatan tersebut.
Kebutuhan akan energi senantiasa meningkat, seiring dengan pertumbuhan
industri dan kemajuan jaman. Besarnya kebutuhan baterai baik saat ini maupun di
masa mendatang mendorong penelitian baterai yang menyeluruh. Mengingat
belum adanya industri baterai sekunder portabel berdiri di Indonesia, maka
penelitian baterai ke arah aplikasi terasa sangat dibutuhkan.
Baterai sebagai penyimpan energi merupakan pendukung utama dalam
aplikasi energi baru dan terbarukan yang saat ini sedang dikembangkan di
Indonesia. Beberapa sektor kehidupan di negeri ini sudah menggunakan baterai
sebagai sumber energi, misalnya telekomunikasi.
Dibutuhkan jenis baterai yang dapat digunakan sebagai sumber energi dan
ramah lingkungan , untuk itu baterai yang memungkinkan yaitu jenis Solid
Polymer Lithium Battery (SPLB). Baterai jenis lithium ini memiliki kapasitas
listrik yang sangat baik yaitu tiga kali lebih besar dari accu. Baterai dari lithium
tidak mengenal efek memori, oleh karena itu proses charging (pengisian) dan
discharging (pemakaian) tidak akan mengurangi kapasitas baterai. Baterai lithium
ini, selain ringan, juga sangat fleksibel dalam bentuk dan ukuran. Baterai lithium
Universitas Sumatera Utara
merupakan sumber pembangkit listrik yang baru karena lebih ringan dan memiliki
densitas energi yang lebih tinggi, tidak ada efek memori, tahan lama, kemampuan
mengisi lebih besar, ramah lingkungan dan lebih aman dibandingkan dengan
baterai jenis lain.
Salah satu komponen dalam sistem sel baterai lithium adalah anoda. Anoda
yang dipakai yaitu Natural Graphite. Sekarang, grafit alam menjadi salah satu
kandidat yang paling menjanjikan sebagai bahan anoda baterai lithium terutama
karena biaya yang murah, dan kapasitas reversible relatif tinggi (330 – 350
mAh/g).
Pada penelitian ini, akan dibuat lembaran anoda dengan material aktif yang
digunakan berupa serbuk natural grafit. Selain itu, akan dilakukan variasi
komposisi pelarut N,N Dimethyl Acetamid (DMAC) yang digunakan untuk
membuat lembaran anoda. Penggunaan pelarut akan memberikan efek kekentalan
pada slurry, dan jika dikeringkan maka pelarut akan menguap sehingga secara
otomatis akan mempengaruhi ketebalan dari lembaran anoda tersebut. Dari variasi
pelarut dan ketebalan yang berbeda akan dilihat perbandingan dari performa
baterai ion lithium. Kemudian lembaran anoda di potong dengan ukuran 3cm x
4cm, dengan separator polyetilene, serta LiPF6 sebagai elektrolit yang kemudian
dibentuk kedalam baterai lithium prismatik. Uji karakteristik serbuk dilakukan
dengan SEM dan XRD. Uji performa baterai mencakup uji charge/discharge, dan
cyclic voltamemetry.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah dijelaskan di atas, maka
perumusan masalah dalam penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana pembuatan lembaran anoda dengan natural grafit sebagai
filler, Acetylene Black (AB) sebagai bahan aditif, Polyvynilidene
Fluoride (PVDF) sebagai matriks polimer, dan variasi komposisi N,N
Dimethyl Acetamide (DMAC) sebagai pelarut?
2. Bagaimana pengaruh variasi komposisi pelarut DMAC terhadap
ketebalan lembaran anoda?
3. Bagaimana perbedaan ketebalan lembaran anoda terhadap performa
baterai?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Pembuatan lembaran anoda menggunakan bahan baku sebagai berikut,
material
aktif
serbuk
Natural
graphite,
pelarut
DMAC,
binder
Polyvinylidene Flouride (PVDF), dan zat aditif Acetylene Black (AB).
2. Komposisi pembuatan slurry dengan menggunakan perbandingan material
aktif, binder dan zat aditif berturut-turut sebagai berikut 85% : 10% : 5%.
Dan persentase berat pelarut DMAC yang digunakan sebesar 37,5%,
33,3% dan 30%.
3. Membuat baterai prismatik dengan lembaran anoda NG dan LiCoO2
sebagai katoda, LiPF6 sebagai elektrolit, dan separator Polyetilene (PE).
4. Pengujian karakteristik serbuk dilakukan dengan alat SEM dan XRD,
sedangkan pengujian performa baterai yaitu uji charge / discharge (CD),
dan cyclic voltammetry (CV).
Universitas Sumatera Utara
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk:
1. Membuat lembaran anoda Natural graphite dengan persentase berat
Natural graphite terhadap pelarut (DMAC) sebagai berikut 37,5%, 33,3%
dan 30%.
2. Menganalisis pengaruh variasi persentase berat pelarut DMAC terhadap
ketebalan lembaran anoda Natural graphite.
3. Menganalisis pengaruh variasi persentase berat pelarut DMAC terhadap
performa anoda Natural graphite pada sel baterai lithium.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi yang positif terhadap
perkembangan penelitian baterai, antara lain:
1. Mendapatkan persentase berat pelarut DMAC yang terbaik untuk
membuat slurry pada anoda Natural graphite.
2. Mendapatkan ketebalan lembaran anoda Natural graphite yang terbaik
pada performa sel baterai ion lithium.
3. Memberikan
informasi
sebagai
pengembangan
pengetahuan
pada
penelitian lanjutan khususnya perkembangan baterai prismatik.
1.6 Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan laporan yang merupakan analisa dari hasil penelitian
meliputi:
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan tentang pengertian dan teori-teori yang digunakan
sebagai landasan atau dari dasar penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara
Bab III Metode Penelitian
Bab ini menguraikan tentang rancangan penelitian, tempat dan waktu
penelitian, peralatan dan bahan penelitian, prosedur penelitian serta diagram alir
penelitian.
Bab IV Hasil Penelitian dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang
diperoleh dari penelitian.
Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini menyajikan kesimpulan dari seluruh kegiatan dan hasil penelitian
dan berisi saran-saran yang diperlukan untuk pengembangan dan penelitian lebih
lanjut.
Daftar Pustaka
Berisi tentang literatur yang digunakan sebagai referensi dalam penulisan
tugas akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peran teknologi dan informasi sangatlah penting bagi kehidupan manusia saat
ini, karena dengan adanya teknologi dan informasi ini jarak seolah tidak menjadi
halangan. Manusia dapat berkomunikasi dengan mudah dalam jarak yang jauh.
Hal ini tidak bisa lepas dari perkembangan teknologi dan informasi.
Kemajuan di bidang teknologi dan informasi yang sangat pesat saat ini,
memunculkan berbagai macam teknologi yang memungkinkan kita dapat dengan
mudah membawa berbagai macam alat yang bisa dibawa kemana-mana (portable)
seperti
handpone,
leptop,
mp3
player,
dan
sebagainya.
Hal
tersebut
memungkinkan karena adanya baterai yang berfungsi sebagai sumber daya yang
dibutuhkan oleh peralatan tersebut.
Kebutuhan akan energi senantiasa meningkat, seiring dengan pertumbuhan
industri dan kemajuan jaman. Besarnya kebutuhan baterai baik saat ini maupun di
masa mendatang mendorong penelitian baterai yang menyeluruh. Mengingat
belum adanya industri baterai sekunder portabel berdiri di Indonesia, maka
penelitian baterai ke arah aplikasi terasa sangat dibutuhkan.
Baterai sebagai penyimpan energi merupakan pendukung utama dalam
aplikasi energi baru dan terbarukan yang saat ini sedang dikembangkan di
Indonesia. Beberapa sektor kehidupan di negeri ini sudah menggunakan baterai
sebagai sumber energi, misalnya telekomunikasi.
Dibutuhkan jenis baterai yang dapat digunakan sebagai sumber energi dan
ramah lingkungan , untuk itu baterai yang memungkinkan yaitu jenis Solid
Polymer Lithium Battery (SPLB). Baterai jenis lithium ini memiliki kapasitas
listrik yang sangat baik yaitu tiga kali lebih besar dari accu. Baterai dari lithium
tidak mengenal efek memori, oleh karena itu proses charging (pengisian) dan
discharging (pemakaian) tidak akan mengurangi kapasitas baterai. Baterai lithium
ini, selain ringan, juga sangat fleksibel dalam bentuk dan ukuran. Baterai lithium
Universitas Sumatera Utara
merupakan sumber pembangkit listrik yang baru karena lebih ringan dan memiliki
densitas energi yang lebih tinggi, tidak ada efek memori, tahan lama, kemampuan
mengisi lebih besar, ramah lingkungan dan lebih aman dibandingkan dengan
baterai jenis lain.
Salah satu komponen dalam sistem sel baterai lithium adalah anoda. Anoda
yang dipakai yaitu Natural Graphite. Sekarang, grafit alam menjadi salah satu
kandidat yang paling menjanjikan sebagai bahan anoda baterai lithium terutama
karena biaya yang murah, dan kapasitas reversible relatif tinggi (330 – 350
mAh/g).
Pada penelitian ini, akan dibuat lembaran anoda dengan material aktif yang
digunakan berupa serbuk natural grafit. Selain itu, akan dilakukan variasi
komposisi pelarut N,N Dimethyl Acetamid (DMAC) yang digunakan untuk
membuat lembaran anoda. Penggunaan pelarut akan memberikan efek kekentalan
pada slurry, dan jika dikeringkan maka pelarut akan menguap sehingga secara
otomatis akan mempengaruhi ketebalan dari lembaran anoda tersebut. Dari variasi
pelarut dan ketebalan yang berbeda akan dilihat perbandingan dari performa
baterai ion lithium. Kemudian lembaran anoda di potong dengan ukuran 3cm x
4cm, dengan separator polyetilene, serta LiPF6 sebagai elektrolit yang kemudian
dibentuk kedalam baterai lithium prismatik. Uji karakteristik serbuk dilakukan
dengan SEM dan XRD. Uji performa baterai mencakup uji charge/discharge, dan
cyclic voltamemetry.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah dijelaskan di atas, maka
perumusan masalah dalam penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana pembuatan lembaran anoda dengan natural grafit sebagai
filler, Acetylene Black (AB) sebagai bahan aditif, Polyvynilidene
Fluoride (PVDF) sebagai matriks polimer, dan variasi komposisi N,N
Dimethyl Acetamide (DMAC) sebagai pelarut?
2. Bagaimana pengaruh variasi komposisi pelarut DMAC terhadap
ketebalan lembaran anoda?
3. Bagaimana perbedaan ketebalan lembaran anoda terhadap performa
baterai?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Pembuatan lembaran anoda menggunakan bahan baku sebagai berikut,
material
aktif
serbuk
Natural
graphite,
pelarut
DMAC,
binder
Polyvinylidene Flouride (PVDF), dan zat aditif Acetylene Black (AB).
2. Komposisi pembuatan slurry dengan menggunakan perbandingan material
aktif, binder dan zat aditif berturut-turut sebagai berikut 85% : 10% : 5%.
Dan persentase berat pelarut DMAC yang digunakan sebesar 37,5%,
33,3% dan 30%.
3. Membuat baterai prismatik dengan lembaran anoda NG dan LiCoO2
sebagai katoda, LiPF6 sebagai elektrolit, dan separator Polyetilene (PE).
4. Pengujian karakteristik serbuk dilakukan dengan alat SEM dan XRD,
sedangkan pengujian performa baterai yaitu uji charge / discharge (CD),
dan cyclic voltammetry (CV).
Universitas Sumatera Utara
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk:
1. Membuat lembaran anoda Natural graphite dengan persentase berat
Natural graphite terhadap pelarut (DMAC) sebagai berikut 37,5%, 33,3%
dan 30%.
2. Menganalisis pengaruh variasi persentase berat pelarut DMAC terhadap
ketebalan lembaran anoda Natural graphite.
3. Menganalisis pengaruh variasi persentase berat pelarut DMAC terhadap
performa anoda Natural graphite pada sel baterai lithium.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi yang positif terhadap
perkembangan penelitian baterai, antara lain:
1. Mendapatkan persentase berat pelarut DMAC yang terbaik untuk
membuat slurry pada anoda Natural graphite.
2. Mendapatkan ketebalan lembaran anoda Natural graphite yang terbaik
pada performa sel baterai ion lithium.
3. Memberikan
informasi
sebagai
pengembangan
pengetahuan
pada
penelitian lanjutan khususnya perkembangan baterai prismatik.
1.6 Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan laporan yang merupakan analisa dari hasil penelitian
meliputi:
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan tentang pengertian dan teori-teori yang digunakan
sebagai landasan atau dari dasar penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara
Bab III Metode Penelitian
Bab ini menguraikan tentang rancangan penelitian, tempat dan waktu
penelitian, peralatan dan bahan penelitian, prosedur penelitian serta diagram alir
penelitian.
Bab IV Hasil Penelitian dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang
diperoleh dari penelitian.
Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini menyajikan kesimpulan dari seluruh kegiatan dan hasil penelitian
dan berisi saran-saran yang diperlukan untuk pengembangan dan penelitian lebih
lanjut.
Daftar Pustaka
Berisi tentang literatur yang digunakan sebagai referensi dalam penulisan
tugas akhir ini.
Universitas Sumatera Utara