FABRIKASI LITHIUM TITANATE TERDOPING Al (Li
4Ti
4,975Al
0,025O
12)
DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN LEMBARAN ELEKTRODA
PADA SEL SETENGAH BATERAI ION LITHIUM
OLEH:
NIM: 120810016
Giassanistya Fadillah Marpaung
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing
NIP : 1972111552000121001 NIP : 198610152009121004 Tua Raja Simbolon, S.Si.,M.Si. Slamet Priyono S.Si, M.T
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Ketua, Kepala,
NIP : 195510301980031003 NIP : 196204301988031001 Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
PERSETUJUAN
Judul : Fabrikasi Lithium Titanate Terdoping Al (Li4Ti4,975Al0,025O12) dan Studi Pengaruh
Ketebalan Lembaran Elektroda pada Sel Setengah Baterai Ion Lithium
Kategori : Skripsi
Nama : Giassanistya Fadillah Marpaung Nomor Induk Mahasiswa : 120801016
Program studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Disetujui di: Medan, Juli 2016
Disetujui Oleh
Pembimbing 1, Pembimbing 2,
NIP : 1972111552000121001 NIP : 198610152009121004 Tua Raja Simbolon, S.Si.,M.Si. Slamet Priyono S.Si, M.T
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
NIP : 195510301980031003 Dr. Marhaposan Situmorang
PERNYATAAN
FABRIKASI LITHIUM TITANATE TERDOPING Al (Li
4Ti
4,975Al
0,025O
12)
DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN LEMBARAN ELEKTRODA
PADA SEL SETENGAH BATERAI ION LITHIUM
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
GIASSANISTYA FADILLAH MARPAUNG 120801016
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik. Salawat beriring salam teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan dalam menjalani kehidupan. Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir dengan judul : “FABRIKASI LITHIUM TITANATE TERDOPING Al (Li4Ti4,975Al0,025O12) DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN LEMBARAN ELEKTRODA PADA SEL SETENGAH BATERAI ION LITHIUM” yang dilaksanakan di Laboratorium Baterai P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan, Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya penyusunan skripsi ini bayak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, Ms selaku Dekan Fakultas Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, beserta seluruh bapak/ibu staf pengajar dan para pegawai administrasi di Departemen Fisika yang telah memberikan fasilitas kepada penulis selama perkuliahan.
3. Bapak Tua Raja Simbolon,S.Si.,M.Si selaku komisi pembimbing di Universitas Sumatera Utara dan Bapak Slamet Priyono,S.Si.,M.T selaku komisi pembimbing di Pusat Penelitian Fisika LIPI yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing dan memberi arahan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi.
4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi,M.Sc, Ibu Dra. Sudiati,M.Si dan Bapak Drs. Aditia Warman,M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak saran sehingga skripsi ini menjadi lebih baik.
5. Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M.Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong serta seluruh staf pegawai yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi.
6. Kedua orang tua tercinta: bapak saya Sahala Marpaung dan Ibu saya Wiyah Yanti Mala, yang tak pernah berhenti mendoakan, memberi nasihat, serta memberi dukungan moral dan finansial kepada penulis. Dan kepada adik semata wayang saya Suci Tasya Hasian Marpaung, terima kasih selalu menjadi pelangi dalam kehidupan ini.
7. Bapak Dr. Ir. Bambang Prihandoko, M.T selaku Ketua Tim Baterai di LP2F- LIPI. Bapak Nurhalis Majid, M.Sc, Bapak Achmad Subhan, M.T, Bapak Ibrahim Purwadi, M.Si dan seluruh staf Tim Baterai yang sudah sangat bersedia membantu penelitian ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik. 8. Teman-teman Tim Baterai di LP2F-LIPI: Kana Cicik, Elisabeth, Mia yang
bersedia meluangkan waktu untuk belajar bersama.
9. Asisten Laboratorium Fisika Dasar LIDA USU yang bersedia memberi masukan terbaik pada skripsi ini.
10. Teman-teman seperjuangan di kampus, terkhusus kepada Street Fighter: Eva, Devi, Andi, Fatimah, Balyan, Iqbal, Dina, Mona, Rahmat. Terima kasih untuk perjuangan bersama selama 4 tahun
11. Sahabat-sahabat terbaik dan terkasih, M. Zamzamy Afrijal, Vivi Feronica Syifa, Dessy Meylinda, Andi Hardiansyah, dan Sri Musfika yang tak pernah bosan mendengarkan keluh kesah selama ini. Dan kepada adik-adik: Nur Rahma, Aida Nisya, Ashar Bestari, Ahmad Husein yang tak henti memberi semangat dalam pengerjaan skripsi.
12. Seluruh teman – teman angkatan 2012, Adik - adik angkatan 2013, 2014 dan 2015 Fisika – USU yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Medan, Juli 2016 Penulis
FABRIKASI LITHIUM TITANATE TERDOPING Al (Li4Ti4,975Al0,025O12) DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN LEMBARAN ELEKTRODA PADA
SEL SETENGAH BATERAI ION LITHIUM
ABSTRAK
Sintesis serbuk dan pembuatan lembaran anoda Li4Ti5O12 doping Al (x=0,025)
telah berhasil dilakukan. Sintesis serbuk LTO doping Al dilakukan dengan metode solid state sedangkan pembuatan lembaran anoda dilakukan dengan metode coating doctor blade. Pembuatan lembaran dilakukan dengan memvariasi ketebalan coating 100µm, 200µm, 300µm dan 400µm. untuk mengetahui pengaruh ketebalan coating terhadap performa sel baterai. Pengujian yang dilakukan meliputi analisa fasa dengan menggunakan EIS, CV dan CD. Hasil analisa XRD menunjukkan ada dua fasa yang tebentuk, yaitu fasa Lithium Titanium Oxide (Li1.333Ti1.667O4) sebanyak 75,6 % dan fasa Rutile, syn (TiO2)
sebanyak 24,4%. Hasil EIS menunjukkan bahwa semakin tebal lapisan coating maka konduktifitas sampel semakin besar. Selanjutnya hasil CV menunjukkan bahwa sampel 100µm, 200µm dan 300µm memiliki puncak oksidasi/reduksi yang tajam sedangkan sampel 400µm memiliki puncak yang melebar. Sedangkan kapasitas sel baterai semakin menurun seiring dengan meningkatnya ketebalan coating, kapasitas sel terbaik yang diperoleh adalah kapasitas Charge sebesar
137,08 mAh/g dan kapasitas discharge sebesar 134,3 mAh/g.
Al DOPED LITHIUM TITANATE FABRICATION (Li4Ti4,975Al0,025O12) AND STUDY EFFECT OF COATING THICKNESS ELECTRODE SHEET
ON THE HALF CELL LITHIUM ION BATTERY
ABSTACT
The effect of coating thickness of Al doped Li4Ti5O12 (LTO) sheet on the
electrochemical performance of battery cells have been investigated. 0.025 mol Al doped LTO powder was synthesized by solid state reaction method, while the manufacture of the anode sheet was made by Doctor Blade coating method. Manufacture of sheet was done by varying the thickness of the coating (100um, 200um, 300um and 400um) to determine the effect of coating thickness on the electrochemical performance of the battery cell. Testing was conducted on the analysis of phase with XRD and electrochemical performance was conducted by using EIS, CV and CD. XRD analysis showed that there are two phases that were formed i.e Lithium Titanium Oxide phase (Li1.333Ti1.667O4) and rutile phase, syn
(TiO2) as much as 75.6% and 24.4% respectively. EIS results showed that the
thicker the coating layer, the conductivity of the sample become greater. Furthermore, the results indicate that the sample CV 100 um, 200 um and 300um have a sharp oxidation/reduction peak while 400um has wide redox peaks. While the specific capacity and specific power of the half cell battery decreases with the increasing of coating thickness. The best cell capacity is obtained by sample with 100 um thickness with specific charge capacity of 137.08 mAh/g and specific discharge capacity of 134.3 mAh / g.