Saran Baterai Lithium Sintesis Material Aktif Katoda LiFe0.9-xMnxNi0.1PO4/C Konsentrasi Mn 0 ≤ x≤ 0.2

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