Pembuatan Membran Polimer Elektrolit Nanokomposit untuk Aplikasi Baterai Ion-Litium.

LAPORAN TUGAS AKHIR
PEMBUATAN MEMBRAN POLIMER NANOKOMPOSIT
ELEKTROLIT UNTUK APLIKASI
BATERAI ION LITIUM

Disusun oleh:
RISSA FAJARINI

(I8313054)

TIFFANY DINOVITA

(I8313061)

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL..................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................................... ii
LEMBAR KONSULTASI .......................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ................................................................................................ iv
DAFTAR ISI ................................................................................................................ v
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ viii
INTISARI.................................................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN
I.1

Latar Belakang ........................................................................................ 1

I.2

Perumusan Masalah ................................................................................ 3

I.3

Tujuan ..................................................................................................... 3

I.4

Manfaat ................................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI
II.1 Baterai ..................................................................................................... 4
II.2 Separator ................................................................................................. 6
II.3 Bahan dan Metode Pembuatan Material Separator................................. 8
II.4 Kerangka Pemikiran ............................................................................. 11
BAB III METODOLOGI
III.1 Alat dan Bahan...................................................................................... 12
III.1.1

Alat ......................................................................................... 12

III.1.2

Bahan ...................................................................................... 12

III.2 Diagram Alir Proses Percobaan ............................................................ 13
III.3 Lokasi

................................................................................................ 14

III.4 Cara Kerja ............................................................................................. 14
III.4.1

Preparasi Lembaran Katoda .................................................... 14

III.4.2

Preparaasi Lembaran Anoda ................................................... 15

v

III.4.3

Preparasi Membran Polimer Elektrolit ................................... 16

III.4.4

Preparasi Coin Cell Baterai Ion Lithium ................................ 17

III.4.5

Karakteristik Membran Polimer Elektrolit ............................. 17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Pembuatan Membran Polimer Elektrolit Nanokomposit ...................... 20
IV.2 FTIR (Forier Transform Infrared) ....................................................... 21
IV.3 Uji Porositas .......................................................................................... 22
IV.4 Uji Elektrolyte Uptake (EU) ................................................................. 23
IV.5 Uji Kapasitas Charge dan Discharge Baterai Ion Litium Coin Cell .... 24
IV.6 Analisa Ekonomi................................................................................... 27
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan ........................................................................................... 29
V.2 Saran

................................................................................................ 29

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. x
LAMPIRAN

vi

DAFTAR TABEL

Tabel II.1

Sifat Fisika PVP ...................................................................................... 9

Tabel II.2

Sifat fisika DMAc ................................................................................. 10

Tabel II.3

Sifat Fisika ZnO .................................................................................... 10

Tabel IV.1

Variabel Penelitian ................................................................................ 21

Tabel IV.2

Hasil Perhitungan Porositas dengan Variasi Komposisi....................... 22

Tabel IV.3

Hasil Perhitungan Electrolyte Uptake dengan Variasi Komposisi ....... 24

Tabel IV.4

Hasil Analisa Baterai Menggunakan Eight Channel Battery
Analyzer ................................................................................................ 26

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1

Skema Prinsip Kerja Baterai Ion Lithium ........................................... 5

Gambar II.2

Diagram Alir Preparasi Membran Polimer Elektrolit Nanokomposit 11

Gambar III.1 Diagram Alir Pembuatan Membran Polimer Elektrolit
Nanokomposit..................................................................................... 13
Gambar III.2 Diagram Alir Proses Pembuatan Baterai Litium ................................ 14
Gambar IV.1 Grafik Hasil Uji FTIR pada Sampel dengan Konsentrasi 2%,6% dan
8% ZnO .............................................................................................. 21
Gambar IV.2 Uji Performa Baterai dengan Separator PVDF/ZnO .......................... 25

viii

INTISARI
Rissa Fajarini., Tiffany Dinovita, 2016, Laporan Tugas Akhir “Pembuatan

Membran Polimer Elektrolit Nanokomposit Elektrolit untuk Aplikasi Baterai
Ion Litium”, Program Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Baterai ion litium (Li-ion) adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang
(rechargeable battery) yang banyak diaplikasikan pada barang elektronik. Di dalam
baterai ini ion Litium berpindah dari elektroda negatif ke elektroda positif saat
penggunaan (discharging), dan sebaliknya saat diisi (charging). Komponen
penyusun baterai ion litium terdiri dari katoda, anoda, elektrolit dan separator.
Material penyusun separator adalah polimer utama, poreforming agent, filler, dan
pelarut.
Membran nanokomposit PVDF/ZnO adalah modifikasi membran komposit
polyvinylidene fluoride (PVDF) dengan menambahkan nanopartikel ZnO sebagai filler dan
poly(vinylpyrrolidone) (PVP) sebagai pore forming agent pada membran serta pelarut N,NDimethylecetamide (DMAc). Pembuatan membran separator menggunakan metode inversi
fasa. Metode inversi fasa dilakukan dengan cara melarutkan nanopartikel ZnO didalam
pelarut DMAc selama 2 jam pada suhu 30oC dan menambahkan PVDF serta diaduk selama 1
jam pada suhu 60°C, setelah itu menambahkan PVP dengan tetap mengaduk selama 2 jam
pada suhu 60oC.
Dari uji morfologi dengan Fourier Transmitter Infrared (FTIR) didapatkan bahwa
membran nanokomposit PVDF/ZnO dengan komposisi penambahan nanopartikel ZnO
menunjukkan hasil bahwa membran yang terbentuk berupa membran PVDF β fase karena

berada pada puncak bilangan gelombang 510 cm-1 dan 840 cm-1. Uji porositas
menunjukkan bahwa membran nanokomposit PVDF/ZnO dengan komposisi penambahan
ZnO 6% memiliki nilai porositas paling besar, yaitu 79.29%. membran nanokomposit
PVDF/ZnO dengan komposisi penambahan 6% memiliki nilai Electrolyte Uptake (EU)
paling besar, yaitu 340%. Membran nanokomposit PVDF/ZnO menghasilkan efisiensi

rata-rata 97.23% dengan rentang kapasits rentang arus charge 126.8 – 120.7
mAh/gram dan rentang arus discharge 122.4 – 117.9 mAh/gram.

ix