Pembuatan Baterai Lithium Menggunakan Bahan Aktif Mesocarbon Microbead (MCMB) Sebagai Anoda Dengan Variasi Persentase Berat Pelarut N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC)
i
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N-DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
SKRIPSI
KARTIKA SARI
110801014
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
KARTIKA SARI
1108011014
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N-DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 24 Agustus 2012
Kartika Sari
110801014
Universitas Sumatera Utara
iii
PENGHARGAAN
Assalamu’alaikum wr.wb.
Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah
memberikan rahmat dan karunia sehingga penulis dapat menyelasikan tugas akhir.
Salawat beriring salam teruntuk Nabi besar Muhammad SAW yang menjadi
teladan dalam menjalani kehidupan. Penulis menyadari bahwa dalam penelitian
dan penyusunan karya ini tidak bisa lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikanungkapan terima
kasih kepada:
1.
Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika Universitas
Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, MSc. selaku Sekertaris Departemen
Fisika Universitas Sumatera Utara, dan seluruh staf pengajar beserta pegawai
administrasi di Departemen Fisika yang telah memberikan fasilitas kepada
penulis selama perkuliahan.
2.
Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc. Selaku dosen pembimbing akademik
penulis, yang selalu mendorong penulis untuk meningkatkan prestasi selama
masa perkuliahan.
3.
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS. dan Fadli Rohman, M.Si. Selaku dosen
pembimbing yang banyak memberi bantuan, arahan dan sumbangan
pemikiran kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.
4.
Slamet Priyono, M.T. yang tidak pernah bosan menjawab pertanyaan dan
pemikiran penulis baik pada saat penulis masih melakukan penelitian di LIPI
maupun setelah penulis kembali ke USU.
5.
Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc. selaku ketua penguji, Drs. Aditia
Warman, MS. selaku sekretaris penguji, dan Drs. Ackhiruddin MS selaku
anggota penguji yang telah memberikan kritik, saran, dan arahan kepada
penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
6.
Orangtua dan keluarga tercinta yang selalu memberikan dukungan moral dan
spiritual kepada penulis.
7.
Yuni, Rani, Shelly, Memei, Suci, Sri, Leni, Tri, Elma, Ria selaku teman
seperjuangan selama menyelesaikan tugas akhir dan seluruh teman-teman
Universitas Sumatera Utara
iv
Fisika stambuk 2011 yang juga memberikan dukungan moral dan spritual
kepada penulis.
8.
Seluruh sahabat dan teman-teman kost yang selalu memberikan bantuan, doa
dan kekeluargaanya kepada penulis,
Penulis berharap tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pengembangan
ilmu pengetahuan khususnya energi terbarukan.
Medan, 24 Agustus 2015
Kartika Sari
Universitas Sumatera Utara
v
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan anoda baterai ion lithium dengan menggunakan
material aktif Mesocarbon Microbead (MCMB) dengan memvariasikan persentase berat
pelarut N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC) sebesar 42,85%, 33,33%, 27,27% terhadap
material aktifnya untuk melihat performa anoda baterai dengan membandingkan baterai
yang dibuat dengan MCMB kalsinasi 5000C dan MCMB tanpa kalsinasi. Pengujian
performa baterai menggunakan alat uji Charge-discharge dan Cyclic voltammetry (CV)
Pembuatan lembaran anoda baterai menggunakan MCMB sebagai material aktif,
Polyvinilidene Flouride (PVDF) sebagai binder dan Acetylenene Black (AB) sebagai zat
aditif. Hasil yang diperoleh serbuk MCMB tanpa kalsinasi memiliki struktur kristal
berbentuk heksagonal dengan komposisi grafit yang belum 100%. Morfologi
partikelnya teratur dengan diameter sekitar 106 m. Lembaran anoda yang paling baik
dihasilkan dari pencampuran dengan persentase berat pelarut 33,33% DMAC dengan
serbuk MCMB tanpa kalsinasi. Hasil uji charge-discharge menunjukkan kapasitas
maksimal baterai untuk proses charge 3,32 mAh dan kapasitas dischargenya 1,63 mAh
dengan kapasitas spesifik sebesar 20,12 mAh/g.
Kata kunci : Anoda berbasis karbon, Baterai ion lithium, Mesocarbon Microbead
(MCMB), N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC)
Universitas Sumatera Utara
vi
PREPARATION LITHIUM ION BATTERY USING
MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) AS AN ANODE ACTIVE
MATERIAL WITH VARIATION ON WEIGHT FRACTION OF
N,N-DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC) SOLVENT
ABSTRACT
Preparation anode lithium ion battery using Mesocarbon Microbead (MCMB) as an
active material had been done with variation on the weight fraction of N,N Dimethyl
Acetamide (DMAC) solvent by 42,85%, 33,3%, 27,27% against the active material to
see the battery performance by comparing battery made by MCMB powder heat treat
5000 C with MCMB powder without treatment. Battery performance testing using a
Charge-discharge test and Cyclic voltamettry (CV). Preparation of sheet battery using
MCMB as an anode active material, Polynilidene Flouride (PVDF) as a binder and
Acetylenene Black (AB) as an additive. The result obtained MCMB powder without
treat has a hexagonal crystal structur with graphite composition has not been 100%. The
particle morphology is meeting with diameter range of 106 m. The most well anode
sheet resulting from mixing with 33,33% weight fraction DMAC with MCMB powder
without treat. Charge-discharge test result show the maximum charge capacity is by
3,32 mAh and discharge capacity is 1,63 mAh with spesific capacity is 20,12 mAh/g.
Key words : Carbon based anode, Lithium ion battery, Mesocarbon Microbead
(MCMB), N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC)
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
xii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Grafik
Daftar Lampiran
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Tujuan Penelitian
1.4 Manfaat Penelitian
1.5 Batasan Masalah
1.6 Sistematika Penulisan
1
1
3
4
4
4
5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Baterai
2.1.1 Jenis-Jenis Baterai
2.2 Baterai Ion Lithium
2.2.1 Prinsip Kerja Baterai Ion Lithium
2.3 Bahan Anoda Untuk Baterai Ion Lithium
2.3.1 Karbon Sebagai Material Anoda Pada Baterai
Ion Lithium
2.3.2 Mesocarbon Microbead (MCMB)
2.3.3 Perkembangan Mesocarbon Microbead (MCMB)
2.4 Bahan Katoda Untuk Baterai Ion Lithium
2.4.1 Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2)
2.5 Komponen Tambahan Penyusun Anoda
2.5.1 Binder PVDF (Poly Vinylidene Flouride)
2.5.2 Zat Aditif Acetylene Black
2.5.3 Pelarut DMAC (N-N Dimethyl Acetamide )
2.5.4 Copper Foil (Cu Foil)
2.6 Perkembangan Baterai Lithium Sebagai Energi Terbarukan
2.7 Karekterisasi dan Pengujian
2.7.1 Karakterisasi XRD
2.7.2 Karakterisasi SEM
2.7.3 Pengujian Cyclic Voltammetry (CV)
6
6
7
7
11
14
14
17
18
19
20
20
20
21
22
23
24
25
25
26
28
Universitas Sumatera Utara
viii
2.7.4 Pengujian Charge Discharge (CD)
30
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.2 Peralatan dan Bahan
3.2.1 Peralatan
3.2.2 Peralatan Karakterisasi
3.2.3 Bahan
3.3 Variabel Penelitian
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Diagram Alir Penelitian
3.4.2 Penyiapan Serbuk MCMB
3.4.3 Pembuatan Slurry
3.4.4 Pembuatan Lembaran
3.4.5 Calendering dan Cutting Lembaran Anoda MCMB
3.4.6 Assembly Baterai
32
32
32
32
33
34
35
35
36
37
37
37
38
38
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pembuatan Lembaran Anoda MCMB Baterai Lithium
4.2 Analisis Karakterisasi dan Pengujian
4.2.1 Analisis XRD
4.2.2 Analisis SEM
4.2.3 Analisis Cyclic Voltammetry (CV)
4.2.4 Analisis Chrage-discharge (CD)
39
39
41
41
44
45
48
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
54
54
54
DAFAR PUSTAKA
55
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
Tabel 2.1 Beberapa Material yang Digunakan untuk Anoda
8
Tabel 2.2 Beberapa Material yang Digunakan untuk Katoda
9
Tabel 2.3
Persyaratan Umum untuk Separator
10
Tabel 2.4
Karakteristik dari Mesocarbon Microbead (MCMB)
18
Tabel 2.5
Ringkasan Spesifik Baterai
20
Tabel 3.1
Komposisi Pencampuran Bahan Baku
35
Tabel 4.1 Parameter Pada Sampel Sel Anoda MCMB Kalsinasi
40
Dan MCMB tanpa Kalsinasi
Tabel 4.2.a Data puncak tertinggi MCMB kalsinasi
42
Tabel 4.2.b Data Puncak tertinggi MCMB tanpa kalsinasi
42
Tabel 4.3.a Analisis Struktur Kristal untuk MCMB Kalsinasi
42
Tabel 4.3.b Analisis Struktur Kristal untuk MCMB tanpa Kalsinasi
43
Tabel 4.4 Hasil Cyclic Voltammetry pada sampel
47
Tabel 4.5 Performa baterai pada charge-discharge siklus pertama
50
Tabel 4.6 Performa baterai pada charge-discharge siklus kedua
51
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar
Gambar 1.1 Diagram Kebutuhan Energi Di Indonesia
1
Gambar 2.1 Proses charge-discharge pada Baterai Ion Lithium dengan
12
Anoda Grafit dan Katoda Lithium Kobalt
Gambar 2.2 Tegangan Kerja Elektroda Baterai Ion Lithium
13
Gambar 2.3 Bagan Pembagian Jenis Karbon
15
Gambar 2.4 Struktur Karbon
15
Gambar 2.5 Struktur Grephen dan Grafit
16
Gambar 2.6 Struktur MCMB tipe Brooks Taylor
19
Gambar 2.7 Struktur PVDF
22
Gambar 2.8 Produk Acetylene Black
22
Gambar 2.19 Copper-foil
23
Gambar 2.10 Bentuk Susunan Sel Baterai Lithium Ion
23
Gambar 2.11 Prinsip Kerja SEM
27
Gambar 2.12 Skema Secondary Electron dan Backscattered Electron
28
Gambar 2.13 Sinyal Eksitasi untuk Voltametri Siklik
29
Gambar 2.14 Voltamogram Siklik Redoks
29
Gambar 3.1 Lembaran Anoda MCMB yang Telah Dikeringkan
37
Gambar 3.2 Desain Lembaran Anoda MCMB
38
Gambar 4.1 Hasil Uji SEM
44
Universitas Sumatera Utara
xi
DAFTAR GRAFIK
Nomor
Judul
Halaman
Grafik
Grafik 4.1 Hasil Uji XRD MCMB kalsinasi dan MCMB tanpa kalsinasi
41
Grafik 4.2 Hasil Uji CV Sampel A
45
Grafik 4.3 Hasil Uji CV Sampel B
46
Grafik 4.4 Hasil Uji CV Sampel C
46
Grafik 4.5 Hasil Uji CV Sampel D
47
Grafik 4.6 Hasil Uji Charge-discharge Sampel A
48
Grafik 4.7 Hasil Uji Charge-discharge Sampel B
49
Grafik 4.8 Hasil Uji Charge-discharge Sampel C
50
Grafik 4.9 Hasil Uji Charge-discharge sampel D
50
Universitas Sumatera Utara
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul
Halaman
LAMPIRAN A
Bahan dan Peralatan
57
LAMPIRAN B
Pembuatan Baterai Lithium Prismatik
61
LAMPIRAN C
Hasil Uji Serbuk
63
LAMPIRAN D
Hasil Uji Performa Baterai
79
LAMPIRAN E
Perhitungan Komposisi Sampel dan Analisa
85
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N-DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
SKRIPSI
KARTIKA SARI
110801014
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
KARTIKA SARI
1108011014
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N-DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 24 Agustus 2012
Kartika Sari
110801014
Universitas Sumatera Utara
iii
PENGHARGAAN
Assalamu’alaikum wr.wb.
Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah
memberikan rahmat dan karunia sehingga penulis dapat menyelasikan tugas akhir.
Salawat beriring salam teruntuk Nabi besar Muhammad SAW yang menjadi
teladan dalam menjalani kehidupan. Penulis menyadari bahwa dalam penelitian
dan penyusunan karya ini tidak bisa lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikanungkapan terima
kasih kepada:
1.
Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika Universitas
Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, MSc. selaku Sekertaris Departemen
Fisika Universitas Sumatera Utara, dan seluruh staf pengajar beserta pegawai
administrasi di Departemen Fisika yang telah memberikan fasilitas kepada
penulis selama perkuliahan.
2.
Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc. Selaku dosen pembimbing akademik
penulis, yang selalu mendorong penulis untuk meningkatkan prestasi selama
masa perkuliahan.
3.
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS. dan Fadli Rohman, M.Si. Selaku dosen
pembimbing yang banyak memberi bantuan, arahan dan sumbangan
pemikiran kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.
4.
Slamet Priyono, M.T. yang tidak pernah bosan menjawab pertanyaan dan
pemikiran penulis baik pada saat penulis masih melakukan penelitian di LIPI
maupun setelah penulis kembali ke USU.
5.
Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc. selaku ketua penguji, Drs. Aditia
Warman, MS. selaku sekretaris penguji, dan Drs. Ackhiruddin MS selaku
anggota penguji yang telah memberikan kritik, saran, dan arahan kepada
penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
6.
Orangtua dan keluarga tercinta yang selalu memberikan dukungan moral dan
spiritual kepada penulis.
7.
Yuni, Rani, Shelly, Memei, Suci, Sri, Leni, Tri, Elma, Ria selaku teman
seperjuangan selama menyelesaikan tugas akhir dan seluruh teman-teman
Universitas Sumatera Utara
iv
Fisika stambuk 2011 yang juga memberikan dukungan moral dan spritual
kepada penulis.
8.
Seluruh sahabat dan teman-teman kost yang selalu memberikan bantuan, doa
dan kekeluargaanya kepada penulis,
Penulis berharap tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pengembangan
ilmu pengetahuan khususnya energi terbarukan.
Medan, 24 Agustus 2015
Kartika Sari
Universitas Sumatera Utara
v
PEMBUATAN BATERAI LITHIUM MENGGUNAKAN BAHAN
AKTIF MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) SEBAGAI
ANODA DENGAN VARIASI PERSENTASE BERAT
PELARUT N,N DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan anoda baterai ion lithium dengan menggunakan
material aktif Mesocarbon Microbead (MCMB) dengan memvariasikan persentase berat
pelarut N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC) sebesar 42,85%, 33,33%, 27,27% terhadap
material aktifnya untuk melihat performa anoda baterai dengan membandingkan baterai
yang dibuat dengan MCMB kalsinasi 5000C dan MCMB tanpa kalsinasi. Pengujian
performa baterai menggunakan alat uji Charge-discharge dan Cyclic voltammetry (CV)
Pembuatan lembaran anoda baterai menggunakan MCMB sebagai material aktif,
Polyvinilidene Flouride (PVDF) sebagai binder dan Acetylenene Black (AB) sebagai zat
aditif. Hasil yang diperoleh serbuk MCMB tanpa kalsinasi memiliki struktur kristal
berbentuk heksagonal dengan komposisi grafit yang belum 100%. Morfologi
partikelnya teratur dengan diameter sekitar 106 m. Lembaran anoda yang paling baik
dihasilkan dari pencampuran dengan persentase berat pelarut 33,33% DMAC dengan
serbuk MCMB tanpa kalsinasi. Hasil uji charge-discharge menunjukkan kapasitas
maksimal baterai untuk proses charge 3,32 mAh dan kapasitas dischargenya 1,63 mAh
dengan kapasitas spesifik sebesar 20,12 mAh/g.
Kata kunci : Anoda berbasis karbon, Baterai ion lithium, Mesocarbon Microbead
(MCMB), N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC)
Universitas Sumatera Utara
vi
PREPARATION LITHIUM ION BATTERY USING
MESOCARBON MICROBEAD (MCMB) AS AN ANODE ACTIVE
MATERIAL WITH VARIATION ON WEIGHT FRACTION OF
N,N-DIMETHYL ACETAMIDE (DMAC) SOLVENT
ABSTRACT
Preparation anode lithium ion battery using Mesocarbon Microbead (MCMB) as an
active material had been done with variation on the weight fraction of N,N Dimethyl
Acetamide (DMAC) solvent by 42,85%, 33,3%, 27,27% against the active material to
see the battery performance by comparing battery made by MCMB powder heat treat
5000 C with MCMB powder without treatment. Battery performance testing using a
Charge-discharge test and Cyclic voltamettry (CV). Preparation of sheet battery using
MCMB as an anode active material, Polynilidene Flouride (PVDF) as a binder and
Acetylenene Black (AB) as an additive. The result obtained MCMB powder without
treat has a hexagonal crystal structur with graphite composition has not been 100%. The
particle morphology is meeting with diameter range of 106 m. The most well anode
sheet resulting from mixing with 33,33% weight fraction DMAC with MCMB powder
without treat. Charge-discharge test result show the maximum charge capacity is by
3,32 mAh and discharge capacity is 1,63 mAh with spesific capacity is 20,12 mAh/g.
Key words : Carbon based anode, Lithium ion battery, Mesocarbon Microbead
(MCMB), N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC)
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
xii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Grafik
Daftar Lampiran
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Tujuan Penelitian
1.4 Manfaat Penelitian
1.5 Batasan Masalah
1.6 Sistematika Penulisan
1
1
3
4
4
4
5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Baterai
2.1.1 Jenis-Jenis Baterai
2.2 Baterai Ion Lithium
2.2.1 Prinsip Kerja Baterai Ion Lithium
2.3 Bahan Anoda Untuk Baterai Ion Lithium
2.3.1 Karbon Sebagai Material Anoda Pada Baterai
Ion Lithium
2.3.2 Mesocarbon Microbead (MCMB)
2.3.3 Perkembangan Mesocarbon Microbead (MCMB)
2.4 Bahan Katoda Untuk Baterai Ion Lithium
2.4.1 Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2)
2.5 Komponen Tambahan Penyusun Anoda
2.5.1 Binder PVDF (Poly Vinylidene Flouride)
2.5.2 Zat Aditif Acetylene Black
2.5.3 Pelarut DMAC (N-N Dimethyl Acetamide )
2.5.4 Copper Foil (Cu Foil)
2.6 Perkembangan Baterai Lithium Sebagai Energi Terbarukan
2.7 Karekterisasi dan Pengujian
2.7.1 Karakterisasi XRD
2.7.2 Karakterisasi SEM
2.7.3 Pengujian Cyclic Voltammetry (CV)
6
6
7
7
11
14
14
17
18
19
20
20
20
21
22
23
24
25
25
26
28
Universitas Sumatera Utara
viii
2.7.4 Pengujian Charge Discharge (CD)
30
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.2 Peralatan dan Bahan
3.2.1 Peralatan
3.2.2 Peralatan Karakterisasi
3.2.3 Bahan
3.3 Variabel Penelitian
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Diagram Alir Penelitian
3.4.2 Penyiapan Serbuk MCMB
3.4.3 Pembuatan Slurry
3.4.4 Pembuatan Lembaran
3.4.5 Calendering dan Cutting Lembaran Anoda MCMB
3.4.6 Assembly Baterai
32
32
32
32
33
34
35
35
36
37
37
37
38
38
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pembuatan Lembaran Anoda MCMB Baterai Lithium
4.2 Analisis Karakterisasi dan Pengujian
4.2.1 Analisis XRD
4.2.2 Analisis SEM
4.2.3 Analisis Cyclic Voltammetry (CV)
4.2.4 Analisis Chrage-discharge (CD)
39
39
41
41
44
45
48
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
54
54
54
DAFAR PUSTAKA
55
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
Tabel 2.1 Beberapa Material yang Digunakan untuk Anoda
8
Tabel 2.2 Beberapa Material yang Digunakan untuk Katoda
9
Tabel 2.3
Persyaratan Umum untuk Separator
10
Tabel 2.4
Karakteristik dari Mesocarbon Microbead (MCMB)
18
Tabel 2.5
Ringkasan Spesifik Baterai
20
Tabel 3.1
Komposisi Pencampuran Bahan Baku
35
Tabel 4.1 Parameter Pada Sampel Sel Anoda MCMB Kalsinasi
40
Dan MCMB tanpa Kalsinasi
Tabel 4.2.a Data puncak tertinggi MCMB kalsinasi
42
Tabel 4.2.b Data Puncak tertinggi MCMB tanpa kalsinasi
42
Tabel 4.3.a Analisis Struktur Kristal untuk MCMB Kalsinasi
42
Tabel 4.3.b Analisis Struktur Kristal untuk MCMB tanpa Kalsinasi
43
Tabel 4.4 Hasil Cyclic Voltammetry pada sampel
47
Tabel 4.5 Performa baterai pada charge-discharge siklus pertama
50
Tabel 4.6 Performa baterai pada charge-discharge siklus kedua
51
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar
Gambar 1.1 Diagram Kebutuhan Energi Di Indonesia
1
Gambar 2.1 Proses charge-discharge pada Baterai Ion Lithium dengan
12
Anoda Grafit dan Katoda Lithium Kobalt
Gambar 2.2 Tegangan Kerja Elektroda Baterai Ion Lithium
13
Gambar 2.3 Bagan Pembagian Jenis Karbon
15
Gambar 2.4 Struktur Karbon
15
Gambar 2.5 Struktur Grephen dan Grafit
16
Gambar 2.6 Struktur MCMB tipe Brooks Taylor
19
Gambar 2.7 Struktur PVDF
22
Gambar 2.8 Produk Acetylene Black
22
Gambar 2.19 Copper-foil
23
Gambar 2.10 Bentuk Susunan Sel Baterai Lithium Ion
23
Gambar 2.11 Prinsip Kerja SEM
27
Gambar 2.12 Skema Secondary Electron dan Backscattered Electron
28
Gambar 2.13 Sinyal Eksitasi untuk Voltametri Siklik
29
Gambar 2.14 Voltamogram Siklik Redoks
29
Gambar 3.1 Lembaran Anoda MCMB yang Telah Dikeringkan
37
Gambar 3.2 Desain Lembaran Anoda MCMB
38
Gambar 4.1 Hasil Uji SEM
44
Universitas Sumatera Utara
xi
DAFTAR GRAFIK
Nomor
Judul
Halaman
Grafik
Grafik 4.1 Hasil Uji XRD MCMB kalsinasi dan MCMB tanpa kalsinasi
41
Grafik 4.2 Hasil Uji CV Sampel A
45
Grafik 4.3 Hasil Uji CV Sampel B
46
Grafik 4.4 Hasil Uji CV Sampel C
46
Grafik 4.5 Hasil Uji CV Sampel D
47
Grafik 4.6 Hasil Uji Charge-discharge Sampel A
48
Grafik 4.7 Hasil Uji Charge-discharge Sampel B
49
Grafik 4.8 Hasil Uji Charge-discharge Sampel C
50
Grafik 4.9 Hasil Uji Charge-discharge sampel D
50
Universitas Sumatera Utara
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul
Halaman
LAMPIRAN A
Bahan dan Peralatan
57
LAMPIRAN B
Pembuatan Baterai Lithium Prismatik
61
LAMPIRAN C
Hasil Uji Serbuk
63
LAMPIRAN D
Hasil Uji Performa Baterai
79
LAMPIRAN E
Perhitungan Komposisi Sampel dan Analisa
85
Universitas Sumatera Utara