LAPORAN TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN BATERAI LITHIUM ION DENGAN MENGGUNAKAN ANODA CAMPURAN LITHIUM TITANAT
(Li4Ti5O12) - GRAFIT
Disusun Oleh:
HILMAN MAULANA MA’RUF I 8312023
WAKID BUDIMAN I 8312055
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
commit to user
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
Nama / NIM : 1. Hilman Maulana Ma’ruf (I 8312023) 2. Wakid Budiman (I 8312055) Judul Tugas Akhir : Pengembangan Baterai Lithium ion dengan
Menggunakan Anoda Campuran Lithium Titanat (Li4Ti5012)-grafit
Dosen Pembimbing : Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.
Surakarta, Agustus 2015 Mengetahui,
Ketua Program Studi DIII Teknik Kimia
Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph. D. NIP. 19790924 200312 1 002
Dosen Pembimbing
Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. NIP. 19750411 199903 1 001
Dosen Penguji I
Ir. Arif Jumari, M.Sc.
NIP.19650315 199702 1 001
Dosen Penguji II
Dr. Adrian Nur, S.T., M.T.
LEMBAR KONSULTANSI Tugas Akhir
Nama / NIM : 1. Hilman Maulana Ma’ruf / I 8312023 2. Wakid Budiman / I 8312055 Judul Tugas Akhir : Pengembangan Baterai lithium ion dengan
Menggunakan Anoda Campuran Lithium Titanat (Li4Ti5O12)-grafit
Tanggal Mulai Bimbingan : ……… Pembimbing : Dr. Eng. Agus Purwanto S.T., M.T.
No Tanggal Konsultasi Paraf Keterangan
Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai .
Dinyatakan selesai Tanggal :
Dosen Pembimbing
Dr. Eng. Agus Purwanto S.T., M.T. NIP.19750411 199903 1 001
commit to user
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT. Yang telah melimpahkan rahmat dan anugerahNya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Studi Diploma Tiga Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Laporan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan data-data yang diambil sebagai hasil percobaan.
Penyusun menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah menbantu sehingga dapat menyelesaikan laporan ini :
1. Bapak Mujtahid Kaavesina S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Kimia UNS.
2. Bapak Dr. Eng. Agus Purwanto S.T., M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir.
3. Orang tua yang telah memberikan dukungan moral maupun materi kepada kami.
4. Teman-teman D3 Teknik Kimia UNS Angkatan 2012 yang telah membantu dan bekerjasama dengan baik dalam penyusunan tugas akhir. 5. Semua pihak yang telah membantu atas tersusunnya laporan tugas akhir
ini.
Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, penyusun mengharapkan adanya kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan ini.
Akhir kata penyusun mengharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan dan pembaca yang memerlukan.
Surakarta, Juli 2015
DAFTAR ISI
Halaman Judul... i
Lembar Pengesahan ... ii
Lembar Konsultasi ... iii
Kata Pengantar ... iv
Daftar Isi... v
Daftar Tabel ... vii
Daftar Gambar... viii
Intisari ... ix
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah ... 1
I.2 Rumusan Masalah ... 3
I.3 Tujuan... 3
I.4 Manfaat... 3
BAB II LANDASAN TEORI II.1 Tinjauan Pustaka ... 4
II.1.1 Baterai Lithium ion ... 5
II.1.2 Komponen Baterai Lithium... 5
II.1.3 Lithium titanat (Li4Ti5O12) ... 6
II.1.4 Grafit ... 7
II.1.5 Acetylene Black ... 7
II.1.4 Elektrolit LiPF6 ... 8
II.1.5 Metode Doctor Blade ... 8
II.2 Kerangka Pemikiran ... 9
BAB III METODOLOGI III.1 Alat dan Bahan ... 10
III.2 Gambar Rangkaian Alat ... 11
III.3 Lokasi ... 12
III.4 Cara Kerja ... 12 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
commit to user BAB V PENUTUP V.1 Kesimpulan ... 24 V.2 Saran ... 24 Daftar Pustaka ... xi Lampiran ... L-1
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel IV.1 Hasil pengujian Charge-Discharge dengan Arus Sebesar 1C, 2C,
dan 3C ... 19
Tabel IV.2 Hasil pengujian Charge-Discharge dengan Arus Sebesar 1C... 20
Tabel IV.3 Hasil pengujian Charge-Discharge dengan arus sebesar 2C... 21
commit to user
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Perpindahan ion lithium dari katoda ke anoda... 4
Gambar II.2 Kedudukan atom-atom dalam 2 subsel unit kubik dari struktur spinel Li4Ti5O12... 6
Gambar II.3 Diagram Alir Proses Persiapan Lembaran Anoda... 9
Gambar II.4 Diagram Alir Proses Pembuatan dan Analisa Sel Baterai ... 9
Gambar III.1 Rangkaian Alat ... 11
Gambar III.2 Tampilan Perintah Channel Display... 14
Gambar IV.1 Baterai Lithium Hasil Percobaan... 18
Gambar IV.2 Pengujian Charge-Discharge dengan Eight Channel Battery Analyzer ... 19
Gambar IV.3 Grafik Hubungan antara Arus Charge-Discharge (C) dengan Kapasitas Discharge (mAh)... 20
commit to user
INTISARI
Hilman Maulana Ma’ruf, Wakid Budiman 2015, “Laporan Tugas Akhir Pengembangan Baterai Lithium Ion dengan Menggunakan Anoda
Campuran Litium Titanat (Li4Ti5O12)-Grafit”. Program Studi Diploma III
Teknik Kimia Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Perkembangan baterai lithium ion sekarang ini sedang menjadi perhatian karena aplikasinya yang semakin meluas pada berbagai macam peralatan elektronik portabel dan mobil elektrik. Berbagai upaya telah banyak dilakukan untuk meningkatkan performa baterai lithium ion salah satunya dengan mencoba mengganti material elekroda anoda. Kebanyakan baterai lithium ion komersil menggunakan anoda grafit. Namun, grafit juga memiliki kelemahan yaitu tidak mampu diaplikasikan dalam kondisi arus tinggi (>4C). Litium titanat (Li4Ti5O12)
dapat menjadi anoda yang mampu mengurangi kelemahan tersebut. Selain itu Li4Ti5O12 juga memiliki keamanan yang tinggi dan waktu hidup yang lama.
Pembuatan baterai litium ion dengan anoda campuran litium titanat-grafit tipe silinder dibuat dengan metode doctor blade. Elektroda anoda dibuat dengan mencampur material anoda sebanyak 8,8x3 gram yang dicampur dengan asetilen
carbon black sebanyak 1,2 x 3 gram lalu dihaluskan dengan ballmill selama 30
menit. Setelah dihaluskan bahan tersebut ditambah dengan 14,6 x 3 gram
polivinilidene flouride yang sudah dilarutkan dalam NMP dengan perbandingan
PVDF:NMP = 1:10. Campuran bahan-bahan tersebut dimasukkan dalam vacuum
mixer agar homogen selama 1 jam. Hasilnya berupa slurry yang kemudian
dilapiskan pada lembaran tembaga untuk membuat lapisan film anoda dengan ketebalan 150 µm. Film anoda kemudian di press dan dipotong dengan ukuran 40 cm x 5,5 cm lalu ditimbang dan dicatat beratnya. Film anoda selanjutnya digulung sebagai komponen anoda baterai lithium dengan katoda LiFePO4.
Persentase litium titanat yang digunakan sebagai campuran pada anoda Baterai yaitu 30%,40%,60%,75%. Baterai yang berhasil dibuat kemudian dilakukan pengujian charge-discharge capacity. Pada percobaan ini pengujian
charge-discharge menggunakan arus sebesar 300 mA sebagai pengujian awal
kemudian dilanjutkan dengan arus sebesar 1C,2C dan 3C dengan menggunakan
eight channel baterai analizer untuk mengetahui performa baterai lthium. Anoda
dengan grafit murni dipakai sebagai pembanding. Dari hasil pengujian
charge-discharge pada arus 2C dan 3C menunjukkan semakin tinggi kadar litium titanat
kehilangan kapasitasnya semakin kecil.
Produksi baterai lithium perhari sebanyak 50 buah dengan harga jual perbuah sebesar Rp. 40.000. harga jual tersebut menghasilkan keuntungan Rp. 12.416 per buah dengan pay out time sebesar 3163 hari.
