iv
SINTESIS ANODA LTO dan STUDI PENGARUH PEMANASAN pada PROSES PEMBUATAN LEMBARAN LTO dengan BINDER PTFE
terhadap PERFORMA BATERAI
ABSTRAK
Telah berhasil dilakukan sintesis serbuk LTO dan studi pengaruh pemanasan pada proses pembuatan lembaran LTO dengan binder PTFE (Polytetrafluoroethylene) terhadap performa sel baterai. Material anoda LTO terdiri dari bahan baku LiOH.H2O dan TiO2 dibuat dengan menggunakan metode solid state reaction. Semua bahan baku di campur dan digiling dengan menggunakan alat planetary ball miller selama 4 jam untuk menjadi precursor LTO. Precursor dikarakterisasi mengunakan alat Simultaneous Thermal Analysis (STA) untuk menunjukkan suhu minimal untuk proses sintering. Analisis STA menunjukkan suhu minimum untuk sintering yaitu pada suhu 600°C. Prekursor disitering dengan suhu tinggi yaitu 900°C selama 4 jam diudara bebas. Produk akhir digiling dan disaring dengan saringan untuk mendapatkan bentuk partikel yang homogen. Produk akhir dikarakterisasi menggunakan alat X-ray diffraction (XRD) untuk mengetahui struktur kristal dan fasa yang terbentuk. Pembuatan lembaran LTO didapat dengan menggabungkan serbuk LTO dengan PTFE dan serbuk AB dengan perbandingan 85:10:5 wt% dengan variasi suhu pemanasan 40°C, 50°C dan 70°C untuk menjadi lumpur. Lumpur ini dilapiskan keatas Cu-foil dengan metode doctor blade dan dikeringkan pada suhu 80oC selama 1 jam. Lembaran LTO dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR untuk menganalisis gugus fungsi. Lembaran LTO digunting berbentuk lingkaran dengan diameter 16 mm. Lembar an LTO disusun dengan separator, metalic lithium dan elektrolit dalam koin sel pada glove box untuk diaktifasi. Automatic battery cycler digunakan untuk mengetahui performa elektrokimia dan kapasitas spesifik dari sutu sel. Dari analisis XRD menunjukkan terdapat satu fasa yaitu fasa LTO dengan struktur kristal kubik. Pengujian FTIR menunjukkan adanya ikatan dari Ti-O dan C-F yang berasal dari tetrahedral (TiO6) dan PTFE. Kenaikan suhu pemanasan tidak mempengaruhi struktur lembaran LTO. Analisis siklik voltametri menunjukkan material dengan suhu pemanasan 40oC memiliki proses redoks yang lebih baik dari yang lain. Pengujian Charge-Discharge menunjukkan sampel dengan pemanasan 40oC memiliki kapasitas spesifik yang paling tinggi yaitu 53 mAh/g.
Kata Kunci: Lithium titanate, Performa Elektrokimia, PTFE, Suhu Pemanasan
v
THE SYNTHESIS LTO and STUDY of HEATING TEMPERATURE EFFECT on MANUFACTURING PROCESS of LTO SHEET with BINDER PTFE on
the ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE
ABSTRACT
The synthesis of LTO and study of heating temperature effect on manufacturing process of LTO sheet with binder PTFE (Polytetrafluoroethylene) on the electrochemical performance have been investigated. LTO anode material composed with LiOH.H2O and TiO2 as raw materials was synthesized by solid state process. All raw materials were stoichiometrically mixed and milled with planetary ball mill for 4 h to become precursor of LTO. The procursor was characterized with Simultaneous Thermal Analyzed (STA) to determine sintering temperature. The STA analysis revealed that the minimum temperature to sinter the precursor was 600oC. The precursor was sintered by using high temperature furnace at 900oC for 4 h in air atmosphere. Final product was grinded and sieved with screen to get finer and more homogenous particles. The final product was characterized by X-ray Diffraction (XRD) to determined crystal structure and phases. LTO sheet was prepared by mixing LTO powdwer with PTFE and AB in ratio 85: 10: 5 wt% by varrying heating process with 40°C, 50°C and 70°C to become slurry. The slurry was coated on Cu foil with doctor blade method and dried at 80 oC for 1 h. LTO sheet was characterized by FTIR to analyze functional groups. LTO sheet was cut into circular discs with 16 mm in diameter. LTO sheet was arrangged with separator, metalic lithium and electrolyte become coin cell in a glove box. Automatic battery cycler was used to measure electrochemical performance and specific capacity of the cell. From the XRD analysis showed that single phase of LTO phase with cubic crystal structure was formed. FTIR testing showed that there were stretching vibrations of Ti-O and H-F from tetrathedral TiO6 and PTFE respectively. The increasing temperature on LTO sheet manufacturing did not change the structure of LTO. Cyclic voltametry analysis showed that sample with heating of 40oC showed better redox process than others. Charge discharge test also showed that sample with heating of 40oC has a higher specific capacity than other samples with 53 mAh/g.
Keywords: Electrochemical Performance, Heating Process, Lithium Titanate, PTFE
