Sintesis Lithium Mangan Oksida (LiMn2O4) untuk Katoda Baterai Lithium Ion
SINTESIS LITHIUM MANGAN OKSIDA (LiMn2O4) UNTUK KATODA
BATERAI LITHIUM ION
ABSTRAK
Telah disintesis material katoda LiMn2O4 untuk baterai Li-ion dengan
metode solid state reaction. Dalam penelitian ini, sintesis dilakukan dengan variasi
sumber lithium. Bahan baku yang digunakan berupa LiOH.H2O, MnO2 dan Li2CO3
yang dicampurkan menjadi prekursor LiMn2O4. Prekursor ini di sintering pada
temperatur 8000C selama 4 jam dalam atmosfer udara menjadi serbuk. Serbuk
tersebut ditumbuk dan diayak menjadi partikel yang lebih halus. Serbuk
dikarakterisasi dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) untuk
mengidentifikasi
fasa dan struktur Kristal. Serbuk tersebut juga diukur
wavenumbernya dengan menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR) untuk
mengetahui gugus fungsi. Lembaran LiMn2O4 dibuat dengan mencampurkan
material aktif dengan PVDF dan AB dengan perbandingan 85%: 10%: 5% dengan
menggunakan pelarut N,N-Dimethylacetamide (DMAC) menjadi slurry. Kemudian
slurry dilapiskan pada Al foil menjadi sebuah lembaran. Automatic battery cycler
digunakan untuk mengukur performa elektrokimia dan kapasitas spesifik sel baterai.
Analisa XRD menunjukkan sampel yang disintesis dengan Li2CO3 memiliki tingkat
kristalinitas dan kemurnian yang lebih tinggi daripada sampel yang disintesis dengan
LiOH.H2O. Analisa FTIR menunjukkan bahwa kedua sampel memiliki gugus fungsi
yang sama tetapi sampel dengan sumber Li2CO3 cenderung untuk mengalami
degradasi. Data Cyclic Voltammetry menunjukkan sampel dengan LiOH.H2O
memiliki performa elektrokimia yang lebih baik. Hal ini ditunjukkan dengan adanya
dua pasang puncak oksidasi/reduksi lebih tajam dari pada sampel dengan Li2CO3,
tetapi sampel dengan Li2CO3 memiliki kapasitas spesifik yang lebih tinggi (64,78
mAh/g) dari pada sampel dengan LiOH.H 2O (51,59 mAh/g).
Kata Kunci : Material katoda, Performa elektrokimia, Baterai Li-ion, Lithium
Mangan Oksida,
Universitas Sumatera Utara
SYNTHESIS LITHIUM MANGANESE OXIDE (LiMn2O4) FOR LITHIUM
ION BATTERY CATHODE
ABSTRACT
LiMn2O4 as cathode material for Li ion battery has been synthesized via
solid state reaction method. In this research, the synthesis has been done by varying
of lithium source. Raw materials such as LiOH.H2O, MnO2 and Li2CO3 were mixed
to become precursors of LiMn2O4. The precursors were sintered with high
temperature furnace at 8000C for 4 hours in air atmosphere become final product.
The final products were grinded and sieved to become finer particle. The products
were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) to identify phases and crystal
structure. Those also measured wavenumber with Fourier Transform Infra Red
(FTIR) to find functional group. LiMn2O4 sheets were prepared by mixing active
material with PVDF and AB in ratio 85%: 10%: 5% wt in N,N-Dimethylacetamide
(DMAC) solvents to form slurry. Then slurry was coated on Al foil to form a sheet.
Automatic battery cycler was used to measure electrochemical performance and
specific capacity of the cell. XRD analysis showed that sample synthesized with
Li2CO3 has higher crystalinity and more pristine than sample synthesized with
LiOH.H2O. FTIR analysis revealed that both of samples have identically functional
group but sample with Li2CO3 source tend to degradable. Cyclic voltammetry data
gave information that sample with LiOH.H2O source has better electrochemical
performance. It showed double oxidation/reduction peaks more clearly than sample
with Li2CO3. but, sample with Li2CO3 source has higher specific capacity (64,78
mAh/g) than sample with LiOH.H2O (51,59 mAh/g).
Keywords : Cathode material, electrochemical performance, Li-ion batteries,
Lithium mangan oksida,
Universitas Sumatera Utara
BATERAI LITHIUM ION
ABSTRAK
Telah disintesis material katoda LiMn2O4 untuk baterai Li-ion dengan
metode solid state reaction. Dalam penelitian ini, sintesis dilakukan dengan variasi
sumber lithium. Bahan baku yang digunakan berupa LiOH.H2O, MnO2 dan Li2CO3
yang dicampurkan menjadi prekursor LiMn2O4. Prekursor ini di sintering pada
temperatur 8000C selama 4 jam dalam atmosfer udara menjadi serbuk. Serbuk
tersebut ditumbuk dan diayak menjadi partikel yang lebih halus. Serbuk
dikarakterisasi dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) untuk
mengidentifikasi
fasa dan struktur Kristal. Serbuk tersebut juga diukur
wavenumbernya dengan menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR) untuk
mengetahui gugus fungsi. Lembaran LiMn2O4 dibuat dengan mencampurkan
material aktif dengan PVDF dan AB dengan perbandingan 85%: 10%: 5% dengan
menggunakan pelarut N,N-Dimethylacetamide (DMAC) menjadi slurry. Kemudian
slurry dilapiskan pada Al foil menjadi sebuah lembaran. Automatic battery cycler
digunakan untuk mengukur performa elektrokimia dan kapasitas spesifik sel baterai.
Analisa XRD menunjukkan sampel yang disintesis dengan Li2CO3 memiliki tingkat
kristalinitas dan kemurnian yang lebih tinggi daripada sampel yang disintesis dengan
LiOH.H2O. Analisa FTIR menunjukkan bahwa kedua sampel memiliki gugus fungsi
yang sama tetapi sampel dengan sumber Li2CO3 cenderung untuk mengalami
degradasi. Data Cyclic Voltammetry menunjukkan sampel dengan LiOH.H2O
memiliki performa elektrokimia yang lebih baik. Hal ini ditunjukkan dengan adanya
dua pasang puncak oksidasi/reduksi lebih tajam dari pada sampel dengan Li2CO3,
tetapi sampel dengan Li2CO3 memiliki kapasitas spesifik yang lebih tinggi (64,78
mAh/g) dari pada sampel dengan LiOH.H 2O (51,59 mAh/g).
Kata Kunci : Material katoda, Performa elektrokimia, Baterai Li-ion, Lithium
Mangan Oksida,
Universitas Sumatera Utara
SYNTHESIS LITHIUM MANGANESE OXIDE (LiMn2O4) FOR LITHIUM
ION BATTERY CATHODE
ABSTRACT
LiMn2O4 as cathode material for Li ion battery has been synthesized via
solid state reaction method. In this research, the synthesis has been done by varying
of lithium source. Raw materials such as LiOH.H2O, MnO2 and Li2CO3 were mixed
to become precursors of LiMn2O4. The precursors were sintered with high
temperature furnace at 8000C for 4 hours in air atmosphere become final product.
The final products were grinded and sieved to become finer particle. The products
were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) to identify phases and crystal
structure. Those also measured wavenumber with Fourier Transform Infra Red
(FTIR) to find functional group. LiMn2O4 sheets were prepared by mixing active
material with PVDF and AB in ratio 85%: 10%: 5% wt in N,N-Dimethylacetamide
(DMAC) solvents to form slurry. Then slurry was coated on Al foil to form a sheet.
Automatic battery cycler was used to measure electrochemical performance and
specific capacity of the cell. XRD analysis showed that sample synthesized with
Li2CO3 has higher crystalinity and more pristine than sample synthesized with
LiOH.H2O. FTIR analysis revealed that both of samples have identically functional
group but sample with Li2CO3 source tend to degradable. Cyclic voltammetry data
gave information that sample with LiOH.H2O source has better electrochemical
performance. It showed double oxidation/reduction peaks more clearly than sample
with Li2CO3. but, sample with Li2CO3 source has higher specific capacity (64,78
mAh/g) than sample with LiOH.H2O (51,59 mAh/g).
Keywords : Cathode material, electrochemical performance, Li-ion batteries,
Lithium mangan oksida,
Universitas Sumatera Utara