1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Baterai kini telah menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari, untuk kehidupan modern saat ini baterai sudah menjadi sebuah kebutuhan yang melekat pada setiap aktivitas terutama yang berhubungan dengan piranti elektronika. Pengembangan baterai yang kian hari kian maju menuju arah yang lebih baik, terus dilakukan oleh para ahli. Apalagi saat ini masyarakat dunia tengah berupaya mencari energi alternatif yang berupa non migas. Pemanfaatan baterai yang digunakan sebagai media penyimpan energi alternatif yang terlebih dahulu dikonversikan menjadi energi listrik. Salah satu upaya untuk penyelamatan dari ketergantungan pada minyak bumi.
Baterai didefenisikan sebagai suatu alat yang dapat mengubah langsung energi kima menjadi energi listrik melalui proses elektrokimia. Pengertian baterai yang saat ini umum digunakan sesungguhnya mencakup satu atau beberapa sel baterai yang digabungkan secara seri atau paralel sesuai dengan tegangan dan kapasitas listrik yang diinginkan. Sel baterai adalah unit terkecil dari suatu sistem proses elektrokimia yang terdiri dari elektroda, elektrolit, separator, wadah terminal/current collector (Triwibowo, 2011).
Penggunaan baterai ion-Li dalam produk-produk teknologi saat ini sangat luas seperti laptop, telepon selular, sepeda elektrik dan mobil elektrik. Baterai ion-Li mempunyai densitas energi paling tinggi di antara baterai sekunder yang lain (Ceder, 1998).
Baterai sekunder ialah baterai yang dapat dipakai ulang beberapa kali untuk mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik melalui proses elektrokimia. Proses elektrokimia ini berlangsung bolak-balik sehingga baterai ini disebut juga baterai isi ulang atau rechargeable battery (Linden, 2002).
Li-ion. Diantara baterai-baterai sekunder tersebut yang paling menonjol adalah baterai Li-ion. Kelebihan baterai Li-ion memiliki lifecycle panjang (500-1000 siklus), densitas energi tinggi dan kapasitas spesifik lebih tinggi dibandingkan dengan baterai sekunder yang lain. Selain itu, baterai ion lithium sudah banyak digunakan sebagai sumber energi untuk peralatan elektronik portable bahkan pada mobil listrik (Chew, 2008).Baterai ion-Li tidak mengalami memory effect sehingga dapat diisi kapan saja, waktu pengisian singkat (2 – 4 jam) karena arus pengisian baterai tinggi (0,5 – 1 A), laju penurunan efisiensi baterai rendah (5 – 10 % per bulan) serta lebih tahan lama (masa hidup 3 tahun) (Eriksson, 2001). Anoda baterai ion-Li komersial berupa kristal karbon, oksida logam (LiCoC2) sebagai katoda, separator sebagai lapisan pemisah antar elektroda, serta elektrolit berupa larutan garam lithium (LiPF6, LiBF4 atau LiClO4
Secara umum, baterai ion lithium terdiri dari tiga komponen utama yaitu elektrolit, anoda dan katoda. Material material elektrolit yang digunakan antara lain adalah lithium hexafluorophosphat (LiPF
) dalam pelarut organik seperti eter (Herstedt, 2003).
3
Beberapa material katoda pada baterai ion litium yang telah disintesis yaitu
lithium mangan oxide (LiMn
2O4) (Chew, 2008), lithium cobalt oxide (LiCoO2) (Ritchie, 2001) dan lithium iron phospate (LFP) (Hamid, 2012). Lithium Mangan Oksida (LiMn2O4) banyak digunakan sebagai bahan katoda untuk baterai lithium
rechargeable. Hal ini dianggap berpotensi untuk bahan katoda karena ketersediaanya
yang melimpah, ramah lingkungan dan harga terjangkau, memiliki kapasitas spesifik teori sebesar 110 mAh/g, konduktivitas listrik yakni sekitar 10-5
Dalam pembuatan lembaran katoda, ada beberapa hal yang harus diperhatikan untuk mempengaruhi bagus tidaknya lembaran katoda yang akan dihasilkan yaitu tingkat kehomogenan lumpur (slurry), suhu pemanasan, viskositas lumpur (slurry), kecepatan pencampuran, dan lain-lain. Pada pembuatan lembaran katoda ini digunakan bahan LiMn
S/cm dan memiliki
range tegangan yang besar yaitu 3,5-4,5 Volt.
2O4 ( Lithium Mangan Oxide) sebagai bahan material aktifnya, PVDF (Polyvynilidene Flouride) sebagai bindernya, dan Super P sebagai bahan aditif konduktif sedangkan untuk pelarutnya digunakan DMAC. Kemudian dari lembaran katoda LiMn2O4 tersebut akan dibuat menjadi baterai coin cell dengan menggunakan metalik litium sebagai anodanya. Dalam penelitian ini difokuskan pembuatan lembaran katoda dengan variasi komposisi, serta variasi ketebalan lembaran katoda LiMn2O4 untuk mengetahui mikrostruktur dari lembaran katoda LiMn2O4, dan karakterisasi kapasitas discharge baterai coin cell.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana pengaruh variasi komposisi terhadap performa baterai coin cell? 2. Bagaimana pengaruh ketebalan lembaran katoda LiMn2O4 terhadap performa
1.3Batasan Masalah
Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan maka perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut:
1. Bahan yang digunakan dalam pembuatan lembaran katoda adalah serbuk LiMn2O4,
2. Variasi komposisi yang digunakan adalah 85:10:5 dan 90:7:3.
Super P, PVDF dan pelarutnya yaitu DMAC sebanyak 60 ml.
3. Variasi ketebalan lembaran katoda LiMn2O4
4. Anoda yang digunakan dalam pembuatan baterai coin cell adalah metalik lithium.
adalah 100 μm, 150 μm, 300 μm.
5. Elektrolit yang digunakan dalam pembuatan baterai coin cell adalah 1M LiPF6
6. Parameter yang dianalisa yaitu kapasitas discharge baterai dan mikrostruktur dari lembaran katoda
.
LiMn2O4.
1.4Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Membuat lembaran katoda LiMn2O4
2. Mengetahui mikrostruktur lembaran katoda
dengan variasi komposisi dan ketebalan. LiMn2O4
3. Mengetahui kapasitas discharge baterai coin cell.
dengan variasi komposisi dan ketebalan.
1.5Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah dapat mengetahui performa baterai
coin cell dan mikrostrukturnya terhadap variasi komposisi dan ketebalan lembaran
katoda LiMn2O4.
1.6Tempat dan Waktu Penelitian
5
Taangerang Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten, Indonesia. Dimulai tanggal 5 Februari 2015 sampai tanggal 5 Mei 2015.
1.7Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasaan masalah yang akan diteliti, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pngambilan data, analisa data, serta pembahasannya.
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini membahas tentang metode penelitian, tempat dan waktu penelitian peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian, dan pengujian sampel.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAAN
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memeberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
