PEMBUATAN MATERIAL ANODA LITHIUM TITANATE (Li4Ti5O12 ) DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN ELEKTRODA TERHADAP
PERFORMA ELEKTROKIMIA BATERAI ION LITHIUM
OLEH:
Mia Aulia Dhika NIM: 120801004
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing
Dr. Kerista Sebayang, M.S Slamet Priyono, S.Si, M.T
NIP: 195806231986011001 NIP: 198610152009121004
DiketahuiOleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Ketua, Kepala,
Dr. Marhaposan Situmoran Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng. NIP: 195510301980031003 NIP: 196204301988031001
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Material Anoda Lithium Titanate (Li4Ti5O12) dan Studi Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap Performa Elektrokimia Baterai Ion Lithium
Kategori : Skripsi
Nama : Mia Aulia Dhika
Nomor Induk Mahasiswa : 120801004
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di: Medan, Mei 2016
Disetujui Oleh:
Pembimbing 1, Pembimbing 2,
Dr. Kerista Sebayang, M.S Slamet PriyonoS.Si, M.T. NIP: 195806231986011001 NIP: 198610152009121004
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
PERNYATAAN
PEMBUATAN MATERIAL ANODA LITHIUM TITANATE (Li4Ti5O12 ) DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN ELEKTRODA TERHADAP
PERFORMA ELEKTROKIMIA BATERAI ION LITHIUM
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
MIA AULIA DHIKA 120801004
PENGHARGAAN
Syukur alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan rahmat, dan karunia-Nya dan Bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pembuatan Material Anoda Lithium Titanate (Li4Ti5O12) dan Studi Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap Performa Elektrokimia Baterai Ion Lithium”. Tugas Akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Mtarematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini dilaksanakan di Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Penelitian Indonesia (LIPI) Serpong, Tangerang Selatan, Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Dr. Kerista Sebayang M.S sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
2. Dr. Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc sebagai Sekretaris Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, dan seluruh Staf Pengajar serta Pegawai Administrasi di Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pendidikan dan fasilitas selama perkuliahan. 3. Dr. Kerista Sebayang M.S sebagai sebagai Dosen Pembimbing di
Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan arahan kepada penulis. Kepada dosen-dosen penguji Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc, Dra. Manis Sembiring, MS dan Drs. Fauzi, MS yang telah banyak memberikan saran dan masukan serta membimbing penulis dalam
pengetahuan dan semangat serta sabar membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini, dan Dosen-Dosen Pembimbing lapangan dan Staf Pegawai di bagian baterai Pak Ibrahim, Pak Fadhil, Pak Majid dan Mas Edi yang banyak membantu dan memberikan saran dalam proses penelitian di P2F LIPI.
5. Kedua orang tua tercinta Bapak Budiono, S.E dan Ibu Dra. Erlina Sembiring, Kakak Mila Dhita, S.E, Abang Samudra Prasetya, Adik Dhandy Erlangga, dan orang spesial Arif Zulfadly Silaen, Amd yang senantiasa memberikan doa, nasehat, dukungan dan perhatiannya.
6. Sahabat terbaik saya Sri Hany yang senantiasa mendengar curhatan, memberikan nasehat dan perhatiannya selama menyelesaikan skripsi ini. 7. Teman-teman seperjuangan : Sulistra Simamora, Riris Julita Tambunan,
Santa Simanjuntak, Marta M Nainggolan, Cut Hani Safira (bunda) dan Fitry Silaban.
Terima kasih atas kebersamaan yang diberikan baik dalam suka maupun duka selama menjalani penelitian.
8. Teman-teman seperjuangan di bagian baterai selama di Pusat Penelitian Fisika LIPI yang telah membantu peneliti dalam menjalani penelitian : Giassanistya Fadillah Marpaung, Andi Mulya, Elisabeth Sinaga, dan Kana Cicik Mahmudah.
9. Sahabat-sahabat terbaik Fisika stambuk 2012 (Physics On Fire) dan keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF) Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberi manfaat bagi orang yang membacanya.
Medan, Juli 2016
PEMBUATAN MATERIAL ANODA LITHIUM TITANATE (Li4Ti5O12) DAN STUDI PENGARUH KETEBALAN ELEKTRODA TERHADAP
PERFORMA ELEKTROKIMIA BATERAI ION LITHIUM
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan serbuk Li4Ti5O12 dan studi pengaruh ketebalan terhadap performa elektrokimia baterai ion lithium. Li4Ti5O12 disintesis dari bahan baku LiOH.H2O dan TiO2 dengan metode metalurgi serbuk. Lembaran elektroda dibuat dengan mencampurkan serbuk Li4Ti5O12dengan PVDF, AB serta pelarut N-N,DMAC hingga menjadi lumpur dan dilapiskan pada Cu foil dengan variasi
ketebalan 50 m, 80 m, dan 120 m. Dari lembaran tersebut dibuat baterai
setengah sel dengan menggunakan elektroda referensi metalik lithium dan elektrolit LiPF6. Karakterisasi yang dilakukan meliputi X-Ray Diffraction (XRD) untuk mengetahui struktur kristal dan fasa serbuk dan performa setangah sel baterai dilakukan dengan uji Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Cyclic Voltammetry (CV) dan Charge/Discharge (CD). Dari hasil pengujian XRD menunjukkan ada dua fasa yang terbentuk, yaitu fasa Li4Ti5O12 sebesar 77,3 % dengan struktur kristal cubic dan fasa TiO2 rutile sebesar 22,7 % dengan struktur kristal tetragonal. Hasil konduktivitas yang tertinggi pada lembaran anoda dengan menggunakan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) adalah 3,66 x 10-5
S/cm pada ketebalan 50 m. Hasil CV menunjukkan semakin tipis lembaran
anoda maka semakin cepat interkalasi dan de-interkalasi. Sedangkan, hasil CD menunjukkan bahwa ketebalan lapisan mempengaruhi nilai kapasitas spesifik, semakin tebal lapisan semakin menurun nilai kapasitas spesifiknya. Kapasitas sel
baterai yang baik diperoleh pada ketebalan lapisan 50 m, dengan kapasitas
charge sebesar 146,6 mAh/g dan kapasitas discharge sebesar 146,09 mAh/g.
SYNTHESIS OF Li4Ti5O12 ANODE AND STUDY OF ELECTRODE THICKNESS EFFECTON THE ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE
OF LITHIUM ION BATTERY.
ABSTRACT
The synthesis of Li4Ti5O12 and the study of electrode thickness effect on the electrochemical performance of lithium ion batteries has been carried out. Li4Ti5O12 powders were synthesized from raw materials LiOH.H2O and TiO2 via powder metallurgy method. Electrode sheet was made by mixed Li4Ti5O12powders with PVDF, AB and NN,DMAC solvents become sluury and coated into sheet on
the Cu foil with variations in the thickness of 50μm, 80μm, and 120 μm. The
electrode sheet was assembled into half-cell battery using a coin cell with metallic lithium as reference electrode and LiFP6 as electrolyte. Characterization included X-Ray Diffraction (XRD) to know crystal structure and phases, while elctrochemical performances were conducted by Electrochemical Impedance Spectroscop (EIS), Cyclic Voltammetry (CV) and Charge/Discharge (CD). XRD test showed that there are two phases formed, namely Li4Ti5O12 with cubic structure at 77.3% and rutile TiO2 with tetragonal crystal structure at 22.7%. EIS test showed that the highest conductivity of anode sheet is 3.66 x 10-5 S/cm at a thickness of 50 μm. While, CV results showed that thicker electrode sheet will increase intercalation and de-intercalation. From CD test showed that the layer thickness affects the value of the specific capacity, the thicker of electrode layer will decreases the value of specific capacity. The best capacity of battery cells are
obtained in a layer thickness of 50 μm, with a charge capacity of 146.6 mAh/g and
the discharge capacity of 146.09 mAh/g.
