PENGARUH KOMPOSISI LEMBARAN ANODA LTO
(Li
4Ti
5O
12) TERHADAP PERFORMA SEL BATERAI ION
LITHIUM
SKRIPSI
SUCI PURNAMA SARI
110801020
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH KOMPOSISI LEMBARAN ANODA LTO
(Li
4Ti
5O
12) TERHADAP PERFORMA SEL BATERAI ION
LITHIUM
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
SUCI PURNAMA SARI
110801020
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH KOMPOSISI LEMBARAN ANODA LTO (Li4Ti5O12)
TERHADAP PERFORMA SEL BATERAI ION LITHIUM
OLEH:
Suci Purnama Sari NIM : 110801020
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing
Drs. Herli Ginting, MS. Slamet Priyono, S.Si., M.T.
NIP :195505191986011001 NIP :198610152009121004
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-LIPI Ketua, Kepala,
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Bambang Widiyatmoko,M.Eng.
PERNYATAAN
PENGARUH KOMPOSISI LEMBARAN ANODA LTO (Li4Ti5O12)
TERHADAP PERFORMA SEL 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 2015
PENGHARGAAN
Allah telah menurunkan air (hujan) dari langit, maka mengalirlah air di lembah-lembah menurut ukurannya, maka arus itu membawa buih yang mengembang. Dan dari apa (logam) yang mereka lebur dalam api untuk membuat perhiasan
atau alat-alat, ada (pula) buihnya seperti buih arus itu. Demikianlah Allah membuat perumpamaan (bagi) yang benar dan yang batil. Adapun buih itu, akan
hilang sebagai sesuatu yang tak ada harganya; adapun yang memberi manfaat kepada manusia, maka ia tetap di bumi. Demikianlah Allah membuat
perumpamaan-perumpamaan. (Ar-Ra’d :17)
Alhamdulillah, ucapan syukur yang tak terkira kepada Sang Pencipta alam semesta, Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak kenikmatan berupa Iman dan Islam. Shalawat beriringkan salam ditujukan kepada baginda Rasulullah saw yang memiliki peranan besar dalam peradaban dunia dan menjadi tauladan paling sempurna hingga saat ini.
Terwujudnya skripsi ini tidak lepas dari partisipasi dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada :
1. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika & Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
2. Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. 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.
3. Drs. Herli Ginting, MS. selaku komisi pembimbing di Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan masukan dan arahan dalam penyelesaian skripsi.
4. Slamet Priyono, S.si. MT. selaku komisi pembimbing di Pusat Penelitian Fisika LIPI, yang telah memberikan banyak pengetahuan dan selalu sabar dalam membimbing penulis selama penelitian.
5. Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Dra. Manis Sembiring, MS dan Awan Maghfirah, S.Si., M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak saran yang membuat skripsi ini lebih baik.
motivasi dan nasehat. Terima kasih telah memberikan warna indah dalam hidup ini.
7. Keluarga besar UKMI Al-Falak dan KAM Rabbani yang telah menjadi perantara kepada penulis dalam mengenal dakwah dan terus belajar tentang arti kehidupan yang sesungguhnya.
8. Perempuan-perempuan luar biasa; Kak Nana, Mbak Irma, Masyuni, Sri Handika, Fatimah Marwah Nst, Rossa dan Desy. Terima kasih atas jalinan ukhuwah yang telah diberikan.
9. Keluarga besar Laboratorium Fisika Dasar LIDA, yang telah memberikan kesempatan penulis untuk bisa mengembangan potensi dan keilmuan. Kepada Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc., Dr. Tulus Ikhsan Nst, Kak Melly, Kak Mora, Kak Pepi, Wulan. Terima kasih.
10. Keluarga baru di Serpong, Bu Neneng, Kak Ina, Teteh, Bu Eva. Terima kasih untuk semua dukungan.
11. Teman-teman satu bimbingan selama di Pusat Penelitian Fisika LIPI yang telah membantu peneliti dalam menjalani penelitian; Arin Gudesma dan Raras.
12. Adik-adik junior dan tarbiyah; Miska, Fitri, Mona, Widya, Rahma, Nur Rahmah, Ayu, Zakia, Khodijah, Lina, Eli, Putri, Wana, Rica, Vivi, Elvi, Ria. Terima kasih atas doa dan dukungan kalian.
13. Teman-teman seperjuangan; Khairani Nasution, Yuni Aulia Umi, Meilia Krisanti, Kartika Sari, Shelly Maharani, Sri Rakhmawati dan Leni Daulay. Terima kasih atas kebersamaan yang diberikan baik dalam suka maupun duka selama menjalani penelitian.
Tersebab sadar akan keterbatasan diri, masukan dan pengembangan lanjutan akan hasil penelitian ini diharapkan hadir sebagai proses perkembangan ilmu pengetahuan. Harapan sederhana, semoga teriring manfaat dalam tulisan ini.
PENGARUH KOMPOSISI LEMBARAN ANODA LTO (Li4Ti5O12) TERHADAP PERFORMA SEL BATERAI ION LITHIUM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai pengaruh komposisi serbuk LTO pada pembuatan lembaran anoda. Variasi komposisi serbuk LTO:PVDF:Super P yaitu 77:15:8 , 85:10:5 dan 90:7:3 % wt. Pembuatan lembaran dengan mencampurkan bahan serbuk PVDF dengan pelarut N-N,DMAC dan kemudian ditambahkan dengan serbuk Super P dan LTO sehingga terbentuk slurry. Kemudian dilakukan pengcoatingan slurry pada Cu foil dan dikeringkan pada oven hingga terbentuk lembaran. Lembaran yang sudah jadi dilakukan analisis morforlogi/komposisi unsur dan gugus fungsi dengan SEM/EDX dan FTIR. Sedangkan performa baterai meliputi Cyclic Voltammetry (CV) dan Charge/Discharge (CD) yang dilakukan dengan Automatic battery cycler. Hasil analisis SEM menunjukkan bahwa pencampuran bahan pada komposisi 77:15:8 %wt homogen dikarenakan komposisi yang seimbang dari masing-masing bahan sehingga tersebar merata pada seluruh permukaan (tidak ada yang mendominasi) dan dari hasil analisis EDX menunjukan persentase unsur pada masing-masing sampel. Pengujian FTIR menunjukan bahwa tidak terjadinya reaksi kimia antara LTO dengan PVDF dilihat dari tidak adanya gugus Li-F pada wavenumber 1191 cm-1. Sifat elektrokimia sel terbaik pada komposisi 77:15:8 %wt yang dilihat dari kurva CV yaitu terbentuknya pasangan puncak redoks dan dari grafik charge/discharge didapat kapasitas dari LTO 160 mAHr/g.
INFLUENCE OF COMPOSITIONS IN MANUFACTURING ANODELTO (Li4Ti5O12) TO PERFORMANCE CELLOF LITHIUMIONBATTERY
ABSTRACT
Research has conducted on the effect of the variation composition of powder LTO in manufacturing of the laminate anode. Variations composition of powder LTO: PVDF: Super P is 77: 15: 8, 85: 10: 5 and 90: 7: 3 %wt. Manufacture of laminate by mixing the powder material PVDF with solvents N,N-DMAC and then added to the powder Super P and LTO to form a slurry. Then slurry is coating on Cu foil and dried in oven to form a laminate. Laminate which has been so finished to
analyzed morforlogi /elemental of composition and functional groups with SEM/EDX and FTIR. While the battery performance include CV and CD performed with the Automatic battery cycler. The results of SEM analysis indicated that the mixing of ingredients in the composition of 77: 15: 8 is homogeneous because balanced of composition from each material that is spread evenly on the entire surface (no one dominates) and the results of EDX analysis showed the percentage of each element in samples. FTIR testing not showed that chemical reaction between LTO with PVDF seen from the absence of Li-F group at wavenumber 1191 cm-1. Best cell electrochemical properties on the composition of 77: 15: 8 %wt as seen from the curve CV is the establishment of a redox couple and from graph charge /discharge obtained capacity of LTO is 160 mAH/g.
Keywords : Lithium Titanate, SEM-EDX, FTIR, Cyclic voltammetry,
2.5.3. Karakterisasi Cyclic Voltamettry 27
2.5.4. Karakterisasi kapasitas baterai (Charge/Discharge) 28
BAB 3. Metode Penelitian 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian 30
3.2. Bahan dan Peralatan Penelitian 30
3.2.1 Bahan 30
3.2.2 Peralatan Penelitian 30
3.3. Perhitungan massa bahan 32
3.4. Tahapan Penelitian 33
3.5. Prosedur Penelitian 34
BAB 4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Sifat Fisis 35
4.1.1. Morfologi 35
4.1.2. Gugus Fungsi 44
4.2. Sifat Elektrokimia Sel Baterai 47
4.2.1. Cyclic Voltammetry (CV) 47
4.2.2. Charge/Discharge (CD) 50
BAB 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 53
5.2. Saran 53
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
2.1. Spesifikasi serbuk LTO 21 3.1. Perbandingan komposisi bahan dalam (gr) 32 4.1. Persentase unsur dengan EDS 40 4.2. Akumulasi data wavenumber dari sampel A, B dan C
DAFTAR GAMBAR
2.3. Empat desain sel umum baterai: a.silinder, b.koin, c.prismatik, dan d.datar 12
2.4. Perbandingan keunggulan dari masing-masing jenis baterai 13
2.5. Skema dari bahan elektroda dalam baterai Li-ion 15
2.6. Kemungkinan komposisi lapisan SEI pada anoda grafit dalam baterai Li-ion 16
4.2. Permukaan sampel lembaran LTO pada sampel A, B dan C dengan perbesaran 1000 kali 36
4.3. Permukaan sampel lembaran LTO pada sampel A, B dan C dengan perbesaran 10000 kali 37
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
LAMPIRAN A Perhitungan Komposisi Bahan 58
LAMPIRAN B 1. Gambar Bahan Penelitian 60
2. Gambar Peralatan Penelitian 62
