Karakterisasi Sel Baterai 1. TINJAUAN PUSTAKA

Dari data XRD yang di peroleh, dilakukan identifikasi puncak-puncak grafik XRD dengan cara mencocokkan puncak yang ada pada grafik tersebut dengan database ICCD. Setelah itu, dilakukan refinement pada data XRD dengan menggunakan metode Analisis Rietveld yang terdapat pada program RIETAN. Melalui refinement tersebut, fase beserta struktur, space group ,dan parameter kisi yang ada pada sampel yang diketahui. 2.5.2. Scanning Electron Microscope SEM SEM dilakukan untuk melihat keterikatan serbuk,impurity dan porositas dari komposit baterai.Analisa morfologi dari hasil perlakuan panas pada benda uji harus dilakukan untuk melihat sejauh mana proses perekatan komposisi bahan pada lembaran katoda LiFe 0.7 Mn 0.2 Ni 0.1 PO 4 C. Analisa dilakukan dengan menggunakan alat SEM Scanning Electron Microscope . Prinsip kerja SEM adalah difraksi elektron, yaitu dengan cara menembakkan permukaan benda dengan berkas elektron berenergi tinggi pada permukaan sampel. Kemudian berkas elektron yang mengenai permukaan sampel akan menghasilkan pantulan berupa berkas elektron sekunder yang memancarkan kesegala arah. Berkas elektron sekunder yang memancar kesegala arah ini akan tertangkap oleh detektor. Kemudian informasi dari detektor dilanjutkan ke transducer yang berfungsi mengubah signal menjadi image. Image yang tergambar diperoleh dari berkas elektron sekunder yang terpancar secara acak sehingga dapat memberikan informasi morfologi permukaan. Prihandoko, 2008 2.6. Karakterisasi Sel Baterai 2.6.1. Electrochemical Impedance Spectrometry EIS Pergerakan elektron dan ionik dalam baterai lithium dapat diamati secara elektrokimia dengan menggunakan metode EIS Electrochemical Impedance Spectrometry . Impedansi elektrokimia biasa diukur dengan menggunakan sebuah tegangan ACU pada sebuah sel elektrokimia dan mengukur arus listrik yang melalui sel. Arus massa dalam elektrolit dipengaruhi oleh besaran frekuensi, dimana kontrol kinetik sangat menonjol ketika frekuensi rendah. R tot merupakan hambatan ohmik dari elektrolit. Untuk mendapatkan nilai Universitas Sumatera Utara R tot , maka kita harus mendapatkan Z” Z imajiner = 0 dengan cara melakukan ekstrapolasi membentuk setengah lingkaran. Impedansi menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak balik. Impedansi memperluas konsep resistansi listrik sirkuit AC. Dalam koordinat kartesius,maka Z = R + jX 2.2 Dimana bagian nyata dari impedansi adalah resistansi R dan bagian imajiner reaktansi X. Dalam satuan SI adalah ohm.Dari nilai Z = R tot ini, kita dapat menentukan konduktifitas bahan dengan menggunakan persamaan : R = ρ 2.3 dengan R = Resistivitas bahan ohm ρ = Hambatan jenis bahan ohm.cm t = Tebal bahan cm A = luas penampang bahan cm 2 Dikarenakan σ = 1 ρ , maka rumus persamaan menjadi μ σ = = = 2.4 dengan μ σ = konduktifitas Ω -1 .cm -1

2.6.2. Voltametri Siklik

Voltametri siklik digunakan untuk mempelajari reaksi khususnya reaksi elektrokimia seperti reaksi redoks. Prinsip dasarnya adalah melihat hubungan antara potensial yang diberikan dan arus yang terukur. Karena sistem ini melibatkan reaksi redoks di anoda dan katoda maka peristiwa reaksi di kedua elektroda tersebut dimonitor pada besarnya arus yang timbul. Kegunaan voltametri siklik adalah informasi kualitatif mengenai mekanisme reaksi dari proses reduksi-oksidasi. Adanya kemungkinan reaksi lain saat reduksi-oksidasi berlangsung dapat dilihat dari voltamogramnya. Perubahan pada voltamogram siklik dapat disebabkan oleh persaingan reaksi kimia untuk produk hasil elektrokimia, ini dapat dijadikan informasi mengenai jalan reaksi.Voltametri siklik diperoleh dengan mengukur arus pada elektroda kerja selama scan Universitas Sumatera Utara potensial. Arus dapat dianggap sebagai respon sinyal terhadap potensial eksitasi. Voltamogram yang dihasilkan merupakan kurva antara arus pada sumbu Y versus potensial sumbu X. Saat variasi potensial linear terhadap waktu, sumbu horizontal dapat dianggap sebagi sumbu waktu, seperti yang diberikan Gambar 2.5 Gambar 2.5. Voltamogram siklik reaksi reduksi-oksidasi secara reversible. Wang, 2000 2.6.3. Charge – Discharge Pengujian sel baterai dilakukan dengan proses charging dan discharging . Untuk mendapatkan performa sebuah baterai maka diperlukan pengujian chargedischarge sehingga didapatkan kapasitas pada sel baterai. Kapasitas baterai adalah ukuran muatan yang disimpan suatu baterai, yang ditentukan oleh masa aktif material didalamnya. Kapasitas menggambarkan sejumlah energi maksimum yang dapat dikeluarkan dari sebuah baterai dengan kondisi tertentu. Tetapi kemampuan penyimpanan baterai dapat berbeda dari kapsitas nominalnya, diantaranya karena kapasitas baterai bergantung pada umur dan keadaan baterai, parameter charging - discharging , dan temperatur. Kapasitas baterai ini sering dinyatakan dalam Ampare hours, ditentukan sebagai waktu dalam jam yang dibutuhkan baterai untuk secara kontinu mengalirkan arus atau nilai discharge pada tegangan nominal baterai. Menentukan kapasitas baterai dengan menggunakan persamaan : Universitas Sumatera Utara C = I x t 2.4 Dimana C = kapasitas baterai Ah I = Kuat arus Ampere t = Waktu hour Nilai charging, dalam ampere adalah sejumlah muatan yang diberikan pada baterai persatuan waktu. Sedangkan discharging, dalam ampere adalah sejumlah muatan yang digunakan kerangkaian luar beban, yang diambil dari baterai. Nilai charge-discharge ditentukan dengan mambagi kapasitas baterai Ah dengan jam yang dibutuhkan untuk charging-discharging baterai. Nilai charging dan discharging berpengaruh terhadap nilai kapasitas baterai. Jika baterai di discharge sangat cepat arus discharge tinggi , maka sejumlah energi yang digunakan oleh baterai menjadi berkurang sehingga kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini dikarenakan kebutuhan suatu materi komponen untuk reaksi yang terjadi tidak mempunyai waktu yang cukup untuk bergerak keposisi seharusnya. Hanya sejumlah reaktan yang diubah kebentuk lain, sehingga energi yang tersedia menjadi berkurang. Jadi seharusnya arus discharge yang digunakan sekecil mungkin, sehingga energi yang digunakan kecil dan kapasitas baterai menjadi lebih tinggi.Triwibowo, 2011 Kapasitas baterai dimaksudkan sebagai besarnya energi listrik yang dapat dikeluarkan baterai pada waktu tertentu, kapasitas baterai tergantung pada jenis aktif material yang digunakan dan kecepatan reaksi elektrokimia saat baterai digunakan atau diisi. Luas kontak permukaan antar material aktif juga akan memperbesar kapasitas baterai. Triwibowo,2011 Universitas Sumatera Utara

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada tanggal 5 Februari 2015 sampai 5 Mei 2015 di Laboratorium Rekaya Material,Pusat Penelitian Fisika PPF Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia LIPI Puspiptek Serpong. 3.2. Peralatan dan Bahan Penelitian 3.2.1. Peralatan Dalam penelitian ini peralatan yang digunakan terdiri dari dua bagian yaitu alat proses dan alat karakterisasi.

3.2.1.1. Alat

1. Gelas ukur 1 buah Berfungsi sebagai wadah untuk sampel cairan yang akan ditimbang 2. Sepatula 3 buah Berfungsi untuk mengambil dan mengaduk bahan. 3. Pipet ukur 1 buah Berfungsi untuk mengambil bahan berupa cairan. 4. Cawan petri 4 buah Berfungsi sebagai wadah sampel bahan. 5. Timbangan digital 1 buah Berfungsi untuk mengukur massa dari bahan baku. 6. Magnetic stirrer 1 buah Berfungsi untuk menghomogenkan campuran bahan dengan pengadukan. 7. Hot plate HS 65 1 buah Berfungsi untuk memanaskan campuran bahan sehingga mampu mempercepat proses homogenisasi. 8. Mesin coating MSK-AFA-III 1 buah Berfungsi untuk pelapisan slurry pada Al foil 9. Pisau doctor blade 1 buah Universitas Sumatera Utara