4,593 Å, b = 4,593 Å, dan c = 2,958 Å a = b ≠ c dan memiliki sudut yang sama yaitu α = = = 90
o
4.2 Electrochemical Impedance Spectroscopy EIS
4.2.1 Hasil Pengukuran Konduktivitas listrik pada lembaran anoda
Konduktivitas adalah ukuran atau kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Pada lembaran anoda dilakukan uji konduktivitas untuk mengetahui
seberapa besar konduktivitas lembaran yang dihasilkan sebelum dilakukan pengujian pada sel setengah elektroda. Pengujian konduktivitas listrik pada
lembaran dilakukan dengan mengukur hambatan listrik tiap lembaran elektroda. Impedansi yang terukur dapat digunakan untuk memprediksi performa
elektrokimia sel dan sebagai pembanding untuk analisa konduktivitas sel baterai. Hasil pengukuran konduktivitas listrik ditunjukkan pada Gambar 4.3. Hasil
pengujian konduktivitas listrik menunjukkan bahwa semakin tebal lapisan maka nilai konduktivitas semakin besar. Disebabkan karena jumlah Acetylene Black
pada lembaran semakin banyak.
Gambar 4.3 Grafik hasil pengukuran konduktivitas listrik pada lembaran anoda Li
4
Ti
5
O
12
pada ketebalan M-1, M-2 dan M-4
M-1 M-2
M-4
Ketebalan Lembaran K
on d
u kti
vi tas
Le m
b a
ra n
S cm
Universitas Sumatera Utara
4.2.2. Hasil Pengukuran Konduktivitas Sel Setengah Baterai
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui konduktivitas elektronik dan ionik lembaran anoda Li
4
Ti
5
O
12
dengan menggunakan metode Elekrokimia Impedansi Spektroskopi EIS dengan alat LCR-meter merek HIOKI 3532-50. Alat uji
konduktivitas akan menghasilkan data data dari respon bahan terhadap rentang frekuensi yang diberikan dengan impedansi reel Z
reel
dan impedansi imaginer Z
img
. Hubungan impedansi reel dan impedansi imajiner menghasilkan grafik dengan plot Nyquist berdasarkan pada kedua impedansi dapat dihitung nilai
resistansi dari elektronik R
e
dan resistansi transfer muatan atau R
ct
.
Gambar 4.4 Grafik EIS dari serbuk Li
4
Ti
5
O
12
pada sampel M-1, M-2 dan M-4
Dimana R
e
adalah titik terendah dan R
ct
adalah selisih dari nilai tertinggi dan nilai terendah dari semicircle setengah lingkaran yang dibentuk Triwibowo,
2011. Semicircle menunjukkan hambatan kontak permukaan dan transfer muatan
Z im
a ji
ner Ω
Z reel Ω
M-1 50
µm
M-2 80µm M-4 120µm
Universitas Sumatera Utara
sehingga semicircle yang kecil hambatan nya kecil, maupun sebaliknya apabila semicircle
yang besar, maka hambatannya juga besar. Adanya garis lurus menunjukkan adanya proses difusi ion lithium kedalam material elektroda yang
disebut dengan Warburg Impedance. Dari grafik EIS seperti pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa terbentuk plot
Nyquist yang baik yaitu dengan adanya semicircle setengah lingkaran dan garis
lurus. Semakin tebal lapisan material aktif maka Semicircle semakin besar dan menunjukkan bahwa hambatan semakin besar pada dan nilai konduktivitas
cenderung menurun, dilihat pada Tabel 4.2. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa garis lurus yang membentuk
sudut diatas 45
o
menunjukkan proses interkalasi ion lithium yang tinggi, oleh karena itu sampel M-1 menunjukkan proses interkalaside-interkalasi yang baik
sedangkan sampel M-2 dan M-4 menunjukkan proses interkalaside-interkalasi yang buruk. Nilai konduktivitas ionik yang baik pada sampel M-2, dengan nilai
hambatan elektronik Re sebesar 5,48 Ω dan nilai transfer muatan Rct sebesar
213 Ω sehingga nilai konduktivitas yang dihasilkan sebesar 3,66 x 10
-5
Scm. Sedangkan pada sampel M-1 menunjukkan nilai konduktivitas ionik sebesar 1,59
x 10
-5
Scm dengan nilai hambatan elektronik Re sebesar 8,35 Ω dan nilai transfer muatan Rct sebesar 305 Ω dan sampel M-4 menunjukkan nilai
konduktivitas ionik sebesar 1,58 x 10
-5
Scm dengan nilai Re sebesar 11,4 Ω dan nilai Rct sebesar 744 Ω. Perhitungan nilai konduktivitas ionik dari Grafik EIS
ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Konduktivitas ionik pada lembaran Li
4
Ti
5
O
12
Sampel t cm
Re Ω
Rct Ω
R
tot
Ω σ 10-
5
Scm
M-1 0,005
8,35 305
313,35 1,59
M-2 0,008
5,48 213
218,48 3,66
M-4 0,012
11,4 744
755,4 1,58
Dari Tabel 4.2 menunjukkan bahwa semakin tebal lapisan maka nilai resistansi cenderung semakin besar sehingga konduktivitas semakin kecil karena semakin
Universitas Sumatera Utara
tebal lapisan akan meningkatkan jarak tempuh elektron dan jarak difusi ion lithium dalam lembaran anoda Li
4
Ti
5
O
12
semakin jauh. Hasil perhitungan konduktivitas ionik pada sel setengah baterai lebih kecil daripada konduktivitas
lembaran. Hal ini menunjukkan bahwa konduktivitas ionik sangat berperan dalam performa elektrokimia sel setengah baterai ion lithium.
4.3 Analisa Cyclic Voltammetry CV
