BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari seluruh kegiatan hasil penelitian dan pembahasan tentang material katoda LiFe
0.9-x
Mn
x
Ni
0.1
PO
4
C sebagai bahan aktif katoda, dapat disimpulkan bahwa pembuatan material katoda dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Telah diketahui cara pembuatan LiFe
0.9-x
Mn
x
Ni
0.1
PO
4
C adalah dengan Metode Metalurgi Serbuk.
2. Pengaruh doping Mn pada LFP adalah setelah didoping dengan Mn maka
nilai konduktivitas semakin tinggi. 3.
Dari hasil analisa XRD X-Ray Diffraction pada serbuk LiFe
0.9- x
Mn
x
PO
4
C bahwa fasa yang terbentuk adalah fasa tunggal yaitu LiFePO
4
, dan hasil dari analisa SEM Scanning Electrochemical Spectroscopy
terlihat bahwa pori-pori yang paling banyak terdapat pada serbuk LiFe
0.8
Mn
0.1
Ni
0.1
PO
4
C, sedangkan hasil analisa konduktivitas EIS Electrochemical Impedance Spectrometry dimana dari ketiga sampel
bahwa nilai konduktivitas yang paling tinggi adalah 7,96 x 10
-3
Scm pada serbuk material katoda LiFe
0.8
Mn
0.1
Ni
0.1
PO
4
C.
5.2. Saran
1. Untuk penelitian lanjutan material katoda LiFe
0.9-x
Mn
x
Ni
0.1
PO
4
C bisa dilakukan dengan pengujian XRD, SEM, dan EIS.
2. Untuk penelitian lanjutan dapat memvariasikan suhu sampel dengan
komposisi yang sama untuk melihat pengaruh Mn pada terhada LFP. 3.
Untuk memperoleh hasil yang lebih spesifik sesuai dengan pengukuran konduktivitas dapat digunakan dengan karakterisasi EIS Electrochemical
Impedance spectrometry.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Baterai
Secara umum, pengertian baterai mencakup satu atau beberapa sel baterai yang digabungkan secara seri atau paralel sesuai dengan tegangan dan kapasitas listrik
yang digunakan. Sel baterai adalah unit terkecil dari suatu sistem proses elektrokimia yang terdiri dari elektroda, elektrolit, separator, wadah, dan terminal.
Adapun komponen penting pada sel baterai yaitu sebagai berikut. a.
Elektroda negatif anoda adalah elektroda yang melepaskan elektron ke rangkaian luar serta mengalami proses oksidasi pada
proses elektrokimia. b.
Elekttroda positif katoda adalah elektroda yang menerima elektron dari rangkaian luar serta mengalami proses reduksi pada
proses elektrokimia. c.
Penghantar ion elektrolit adalah media transfer ion yang bergerak dari anoda ke katoda ke dalam sel baterai saat penggunaan.
Linden,2002
2.1.1 Baterai Primer
Baterai Primer adalah baterai dengan penggunaan sekali saja. Struktur dan sifat material elektroda yang digunakan tidak menunjukkan penambahan energi listrik
pada baterai yang efektif saat diisi ulang recharged. Pada umumnya baterai primer murah, mudah digunakan sebagai sumber listrik untuk peralatan portabel,
memiliki densitas energi listrik yang besar dengan kecepatan discharge yang rendah dan tidak memerlukan perawatan. Cheline,2009.
2.1.2 Baterai Sekunder
Baterai Sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang rechargeable setelah digunakan. Pengisian dilakukan dengan memasukkan arus listrik pada kutub yang
Universitas Sumatera Utara
berlawanan. Baterai jenis ini disebut juga disebut juga sebagai baterai penyimpan strorange battery atau accumulator. Baterai sekunder diaplikasikan dalam dua
kategori, yaitu : a.
Sebagai alat penyimpan energi Energy-storage Device. Umumnya baterai jenis ini tersambung dengan jaringan listrik primer saat digunakan. Contoh
penggunaanya adalah dalam otomotif, pesawat terbang. b.
Sebagai sumber energi listrik pada portabel divais, pengganti baterai primer dan pada semua divais yang menggunakan baterai primer, seperti
telephone genggam, kamera, notebook dan lain-lain.Abbas,1997
2.2 Baterai Lithium
Baterai Lithium teori adalah baterai yang digerakkan oleh ion lithium. Dalam kondisi discharge dan recharge baterai lithium bekerja menurut fenomena
interkalasi, di mana ion lithium melakukan migrasi dari katoda melalui elektrolit ke anoda atau sebaliknya tanpa terjadi perubahan struktur kristal dari banyak
keunggulan antara lain mempunyai tegangan yang bahan katoda ke anoda. Baterai lithium sangat menarik untuk dikembangkan karena besar, waktu hidup yang lama
dan material elektrodanya tidak beracun. Lithium Ion Battery memiliki pada umumnya memiliki empat komponen
utama yaitu elektroda positif katoda, elektroda negatif anoda, elektrolit, dan separator.
2.2.1 Elektroda negatif anoda
Anoda merupakan elektroda yang berfungsi sebagai pengumpul ion lithium serta merupakan material aktif. Parameter pengembangan
dari material untuk digunakan sebagai anoda ini antara lain kepadatan energi yang dihasilkan serta siklus pemakaian atau
cyclability.Material yang dapat dipakai sebagai anoda harus memiliki karakteristik antara lain memiliki kapasitas energi yang
besar, memiliki profile kemampuan menyimpan dan melepas muatanion yang bagus, memiliki tingkat siklus pemakaian yang
lama, mudah untuk diprosesdibuat, aman dalam pemakaian tidak beracun, dan harganya murah. Salah satu material yang dapat
Universitas Sumatera Utara
berperan sebagai anoda adalah material yang berbasis carbon seperti LiC
6
2.2.2 Elektroda positif katoda atau grafit.Kepadatan energi secara teori yang dihasilkan dari
material ini adalah berkisar 372 A.hkg. Selain grafit, material berbasis karbon yang dapat digunakan untuk anoda yaitu soft
carbon, graphene dan hard carbon.Manjhunata,2010.
Katoda merupakan elektroda yang fungsinya sama seperti anoda yaitu pengumpul ion serta material aktif. Namun perbedaannya
adalah katoda merupakan elektroda positif. Beberapa karakteristik yang harus dipenuhi suatu material yang digunakan sebagai katoda
antara lain material tersebut terdiri dari ion yang mudah melakukan reaksi reduksi dan oksidasi, memiliki konduktifitas yang tinggi
seperti logam, memiliki kerapatan energi yang tinggi, memiliki kapasitas energi yang tinggi, memiliki kestabilan yang tinggi tidak
mudah berubah strukturnya atau terdegradasi baik saat pemakaian maupun pengisian ulang, harganya murah dan ramah lingkungan.
Pada tahun 1980 material LiCoO
2
menjadi kandidat material pertama yang digunakan sebagai katoda pada LIBs.Kerapatan
energi yang dimiliki LiCoO
2
2.2.3 Elektrolit
sebesar 140A.hkg. Walaupun demikian material tersebut memiliki kestabilan yang rendah dan
harganya relative mahal.Bo Xu,2012.
Elektrolit adalah bagian yang berfungsi sebagai penghantar ion lithium dari anoda ke katoda atau sebaliknya. Karakteristik
elektrolit yang penting untuk diperhatikan antara lain konduktivitas, aman tidak beracun serta harganya murah. Elektrolit ini terbagi
dalam dua jenis yaitu elektrolit cair dan elektrolit padat. Kedua jenis ini memiliki kelebihan serta kekurangannya. Kelebihan dari
elektrolit cair antara lain memiliki konduktivitas ionik yang besar, harga yang murah, dan aman.Namun kekurangannya adalah
memiliki performa siklus pemakaian yang rendah tidak tahan lama yaitu hanya berkisar 25 kali siklus dan dapat mengurangi kerapatan
Universitas Sumatera Utara
energi. Beberapa material yang dapat digunakan sebagai elektrolit cair antara lain LiNO
3
, LiClO ,Li
2
SO
4
, garam LiNO
3
, garam Li
2
SO
4
, LiPF
6
2.2.4 Separator adalah suatu material berpori yang terletak di antara
anoda dan katoda berfungsi untuk menjegah agar tidak terjadi hubungan singkat dan kontak antara katoda dan anoda. Beberapa
hal yang penting untuk memilih material agar diplih sebagai separator antara lain material tersebut bersifat insulator, memiliki
hambatan listrik yang kecil, kestabilan mekanik tidak mudah rusak, memiliki sifat hambatan kimiawi untuk tidak mudah
terdegradasi dengan elektrolit serta memiliki ketebalan lapisan yang seragam atau sama di seluruh permukaan. Beberapa material
yang dapat digunakan sebagai separator antara lain polyolefins PE dan PP, Polyvinylidene fluodire PVdF,danpolyethylene
oxide.Zhao,2011. . Elektrolit padat sendiri keuntungannya yaitu
memiliki konduktivitas yang besar serta dapat tahan lama dibandingkan dengan elektrolit yang cair.Jin,2009.
Struktur sel sebuah baterai terdiri dari katoda elektroda positif, anoda elektroda negatif, elektrolit, dan separator.
Gambar 2.4. struktur sel sebuah baterai http:files.tested.comuploads0516904-lithium_ion_separator.gif
Berdasarkan Gambar 2.4. struktur sel sebuah baterai terdiri dari katoda, anoda, elektrolit, dan separator. Pada proses charging elektron dari katoda mengalir
Universitas Sumatera Utara
menuju anoda sedangkan pada saat discharging elektron dari anoda mengalir ke katoda melalui kabel konektor sedangkan lithium yang berada pada sistem di
dalam baterai lepas dari anoda karena kekurangan elektron untuk berpindah menuju katoda melalui elektrolit.
Pembuatan sel baterai selama ini dari thin film menggunakan metode penguraian terlebih dahulu. Pada prisnsipnya ada beberapa keuntungan baterai
lithium yaitu:Abbas,1997. 1.
Tegangan maksimum lebih besar dari baterai lain dan energi tinggi. Baterai Lithium mempunyai energi pelepasan muatan 3 V, kira-kira
2 kali dari baterai kering yang konvensional umum. Karena keuntungan ini satu baterai Lithium dapat menggantikan 2 baterai
konvensional. 2.
Karakteristik pelepasan muatan yang baik. Karena baterai Lithium mampu menjaga kestabilan tegangan selama
pelepasan muatan, satu baterai dapat digunakan sebagai sumber tenaga internal.
3. Tahan terhadap kebocoran.
Penggunaan larutan organik dari alkali untuk elektrolit menghasilkan suatu yang lebih, yaitu mengurangi korosi dan kemungkinan
kebocoran elektrolit. 4.
Karakteristik penyimpanan muatan yang besar. Baterai Lithium yang mengandung Lithium Ferro Phospat dan
elektrolit yang stabil, dapat mengurangi resiko terjadinya self discharge.
5. Tidak berbahaya terhadap lingkungan.
Kerugiannya : -
Tak tahan terhadap kelembaban -
Densitas relatif kecil -
Produksi relatif mahal -
Harus diproduksi dalam orde besar
Universitas Sumatera Utara
2.3 Material Katoda