Progres Kegiatan PN September 2021 Pengembangan Baterai Litium Berlisensi Indonesia

(1)

Progres Kegiatan PN September 2021

Pengembangan Baterai Litium Berlisensi Indonesia

Kelompok Penelitian Baterai Litium dan Superkapasitor Pusat Riset Fisika

Badan Riset dan Inovasi Nasional

(2)

Pengembangan Baterai LiFePO

₄

Peta Jalan

2020 2021 2022 2023 2024

▪ Bahan aktif LiFePO₄ hasil sintesis dengan kemurnian 100%

▪ Sifat dan performa elektrokimia baik

▪ Prototipe sel baterai 18650 & pouch dengan menggunakan anoda grafit komersil

▪ Prototipe sel baterai dengan katoda LiFePO₄ & anoda grafit hasil PN & PRN Baterai 2021

▪ Prototipe sel baterai LiFePO₄ dengan menggunakan

prekursor hasil PRN Bahan Baku

▪ Produk sel baterai silinder 18650 dan pouch dengan bahan baku dari sumber alam Indonesia dan bahan aktif hasil sintesis

Keunggulan Baterai LiFePO₄

▪ Kerapatan daya yang tinggi sekitar 200 W/kg

▪ Performa keselamatan yang baik

▪ Masa pakai yang lama antara 2000 – 12000 siklus

▪ Efisiensi charging dan discharging yang tinggi

▪ Rentang suhu kerja yang lebar antara-20C – +75C, dengan ketahanan suhu tinggi yang baik

▪ Ramah lingkungan Aplikasi

Penyimpan energi stasioner, kendaraan listrik, peralatan penggerak motor portabel, sistem sensor industry, dan penerangan jalan.

Prototipe Baterai LiFePO₄ Sel Silinder 18650

Katoda: LiFePO₄

Anoda: Modified Graphite Target Spesifikasi

▪ Kapasitas: 900 – 1200 mAh

▪ Tegangan nominal: 3.2 V

▪ Masa pakai: 500 siklus

▪ Retensi kapasitas: > 90%

(3)

Kegiatan Pengembangan Baterai LiFePO

₄

• Modifikasi grafit dilakukan dengan variasi

konsentrasi KOH 0,75; 1;

dan 1,25 M

• LiFePO₄dengan

kemurnian tinggi >99%

• Kapasitas spesifik 120 – 160 mAh/g

• Retensi kapasitas >95%

setelah 100 siklus Sintesis dan karakterisasi bahan aktif katoda LiFePO₄/C

Modifikasi bahan anoda grafit dengan KOH

Optimasi lembaran elektroda LiFePO₄ dan Grafit

Asembli baterai LiFePO₄ sel silinder 18650

• Tahap uji coba parameter coating dengan

menggunakan grafit komersial

• Asembli sel silinder

terkendala alat ultrasonic welding yang perlu

perbaikan. Pengecekan alat sedang dilakukan.

(4)

Modifikasi Grafit dengan KOH

Tujuan: memperluas area permukaan melalui

pembentukan pori untuk memfasilitasi pergerakan ion Li saat terjadinya litiasi dan delitiasi.

Grafit modifikasi KOH Grafit

Eksperimen

1. Grafit sebanyak 2 g ditambahkan ke dalam 200 mL larutan kalium hidroksida (KOH, 85%) dengan variasi konsentrasi KOH 0,75; 1; dan 1,25 M

2. Campuran diaduk selama 2 jam dan dicuci dengan air DI sekali.

3. Grafit disaring dan dikeringkan pada suhu 80°C.

4. Bubuk kering dianil dalam tungku tubular pada 800°C selama 2 jam dalam gas nitrogen.

5. Spesimen yang dihasilkan dicuci dengan akuades dan larutan HCl 1 M beberapa kali sampai pH mencapai 7.

6. Bahan aktif anoda grafit di-asembli dalam koin sel setengah dengan logam Li sebagai reference electrode.

Hasil Uji Cyclic Voltammetry (CV)

• Pengujian CV dilakukan dengan scan rate 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10 mV/s

• Koefisien difusi ion Li dihitung dengan menggunakan persamaan Randles- Sevcik

• Grafit modifikasi KOH 0,75 M memiliki nilai koefisien difusi yang lebih baik yaitu 1,689 x 10^-5cm²/s saat oksidasi dan 1,6795 x 10^-5cm²/s saat reduksi.

Grafit modifikasi KOH 0,75 M Grafit modifikasi KOH 1,25 M

(5)

Uji Coba dan Perbaikan Alat

Pembuatan lembaran grafit dengan

menggunakan mesin coating MSK-AFA-E300

Pemeriksaan komponen pada alat ultrasonic welding

(6)

Terima kasih

(7)

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI GRAPHITISASI CARBON TEMPERATUR RENDAH UNTUK ANODA BATTERY

(

Develompent of low temperature Synthetic Graphite for Battery Anode)

PENANGGUNG JAWAB KEGIATAN

Dr. Nono Darsono M.Sc (P2MM – LIPI)

Anggota

Dr.rer.nat Yudi Nugraha Thaha (P2MM-LIPI) Dr. Murni Handayani (P2MM-LIPI) Dr. Agus Wahyudi S.Si (P2 Tekmira)

Dipl. Ing Pichiato S.T (P2 Tekmira) Dr. Abdulloh Rifai S.T., M.Eng. (P2Fisika)

Eni Febriana M.T (P2MM-LIPI)

Nurhayati Indah Ciptasari M.T (P2MM-LIPI) Hendrik M.Sc (P2MM-LIPI)

Dedi Pria Utama (P2MM – LIPI) Rahadian Roberto (P2MM – LIPI)

LAPORAN KEMAJUAN PN CLUSTER BATTERY

(8)

Jadwal dan progress

No. Kegiatan

Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1. Perencanaan Penelitian 2. Persiapan Alat dan Bahan 3. Percobaan Proses di Laboratorium

4. Pengujian

5. Analisis dan evaluasi

6. Pembuatan Laporan

Realisasi sampai juni 70% dengan rincian progress 1. Draft KTI

2. Draft Perjanjian Kerjasama

(9)

MENUNGGU ttd PIHAK P2FISIKA

(10)

Persiapan Bahan dan Karakterisasi

• Sumber Bahan CTP (Coal Tar Pitch):

(11)

a.

d.

b.

e.

c.

f.

Durasi4 jamDurasi12 jam

5 µm 5 µm 5 µm

Mozaik

Flow Domain

Type Shape/size Index

Mozaik <10 µm 1

Small domain 10-60 µm 5

Domain >60 µm 50

Flow domain >60 µm long, >10 µm wide

100

• Optical Texture Index (OTI) digunakan untuk menentukan tingkat kecenderungan karbon padat pada batubara menjadi kokas

• Adopsi OTI untuk menentukan kemudahan karbon anisotropik menjadi grafit atau graphitizability

• Pemilihan tipe Mesophase berdampak pada suhu dan rendemen grafitisasi

OTI = σ 𝑓_𝑖 𝑂𝑇𝐼 𝑖

HASIL Durasi perlakuan panas menentukan tipe Mesophase

yang dihasilkan oleh Tekmira

(12)

Pre-eliminary study

MWCNTs on Quartz MWCNTs on Alumina

(13)

Persiapan Fluidized Bed

• Reactor fluidized bed- grafitisasi

Outlet gas intlet gas

Fluidized Chamber gas

(14)

Syringe system

Menunggu pengadaan system control

Display + control Syringe

Syringe System

(15)

Karakterisasi MWCNts yang dihasilkan melalui dari precursor CTPs

polycyclic aromatic hydrocarbons C₆-C₂₈are presence in coal tar distillate

FTIR wave number 500-1500, indicated variation of C-N, C- O, C_X fungsional group on the produced MWCNTs

(16)

MWCNTs derived from CTPs precursor

Sole MWCNTs decorated agglomerated MWCNTs was observed in MWCNTs produce from 2% FeCp2, Agglomerated of MWCNTs was observed on MWCNTs produced from 5% FeCp2. MWCNTs produced from 5% FeCp2 exhibits

denser structure compared MWCNTs produced from 2% FeCp2 and2% FeCp2.

(17)

TG-DTA from MWCNTs derived from CTPs precursor

It appear that agglomerated MWCNTs exhibit higher thermal oxidation than sole structure

Electrode Solution (0.1 M) Contact angle/°

1% FeCp2 Citric acid 157.8445

Malonic acid 150.8735

Boric acid 149.439

Malonic acid 145.49

Boric acid 149.7225

Malonic acid 144.513

Boric acid 149.6755

It appear that wet ability of boric acid seems to be independent of MWCNTs composition. MWCNTs with superhydrophobic properties were observed in MWCNTs produced by decomposition heavy fraction coal ter l in 1 % FeCp₂

(18)

Uji Coba Pemilihan Suhu yang lebih rendah dari

1000

^o

C

(19)

Tidak terjadi grafitisasi pada suhu di bawah 900

^o

C

(20)

Experiment lanjutan

• Penggunaan Fluidized bed, dengan menggunakan Carbonized CTPs product + Catalyst untuk menghasilkan grafit yang diharapkan

• T=900^oC, 1000^oC

• Katalis = Ferrocene, AlNitrate, Boric Acid , Graphene Oksida, TCP (Phosphate) + Al

• Gas = Argon

• Tindak lanjut Kerjasama LIPI-Tekmira-ITERA

• Proses skala lebih banyak dengan menggunakan Karbon yang berasal dari CTPs yang telah diberikan katalis

• Kunjungan ke pilot plant untuk menghasilkan CTPs di Palimanan → penjadwalan dikarenakan pandemic

(21)

Uji Coba Pemilihan Suhu yang lebih tinggi dari 900

^o

C

420 420

35 35

700 700

1200 1200

0 35 200 400 600 800 1000 1200 1400

0 5 10 15 20 25 30

Total (jam)

Karbonisasi

Grafitisasi katalitik

Impregnasi basah katalis Perlakuan panas

2 jam

8 jam

4 jam

(22)

Katalis Ferrocene

Katalis FeCl3

(23)

Perubahan berat terhadap suhu grafitisasi untuk mengukur loss diakibatkan oleh Oksidasi

Data Karakterisasi:

DRAFT

(31)

UJI EFISIENSI ANODA

• Kendala di Vacuum Box untuk storage Lithium Foil

• Solusi: Pembuatan Vacuum storage

(32)

Tindak lanjut dan Rencana

• Proses grafitisasi dengan menggunakan

• TSP (Triple Super Phosphate) + Al → menurunkan temperature Karbonisasi

• Meningkatkan kristalinitas dari Carbon saat proses grafitisasi pada suhu 1000 ^oC, 1200

oC, 1300^oC

• Pengkuran electrokimia

• Pengukuran konduktifitas

(33)

Kendala dan kebutuhan urgent

• Gas Argon 2 buah untuk proses lebih lanjut

• Vacuum box storage untuk lithium foil

(34)

(35)

Heat Pipe berbasis Nano-fluida (Fe

₃

O

₄

dan air) sebagai Pendingin Pasif pada Baterai Lithium Pack

Penanggung Jawab : Anggito P. Tetuko, Ph.D Anggota : Nining S. Asri, M.Sc

Eko A. Setiadi, M.Sc

Prof. Perdamean Sebayang Prof. Masno Ginting

Dr. Witha. B.K. Putri Ir. Muljadi, M.Sc

Lukman F. Nurdiyansah, S.T

Pusat Penelitian Fisika-LIPI

Research Group: Advanced and Magnetic Materials

Agustus 2021

(36)

Kegiatan yang dilakukan: Karakterisasi sudut kontak metal foam sebagai wick structure di heat pipe

Treatment

Sudut Kontak (°)

Hari-1 Hari-2 Hari-5 Hari-10 Hari-15

No Coating 95 126 133 145 157

Acetone Coating - - - - 107

Superhydrophobic 1 Layer Coating 132 146 149 150 150

Superhydrophobic 2 Layers Coating 147 150 151 159 162

(37)

Capaian: 60%

Hambatan: belum ada

Kegiatan selanjutnya: karakterisasi metal foam lainnya, seperti: densitas, porositas, SEM-EDX, FTIR, dll

Gambar 1. Contact angle sebagai fungsi watu

(38)

(39)

PROGRAM PRIORITAS NASIONAL 2021

PENGEMBANGAN MATERIAL BERBASIS GRAPHENE SEBAGAI KOMPONEN ANODA BATERAI ION LITHIUM

PENANGGUNGJAWAB: ANDRI HARDIANSYAH, Ph.D PUSAT PENELITIAN FISIKA

LEMBAGA ILMU PENGETAHUAN INDONESIA

(40)

Agenda

40

❑ Pendahuluan

❑ Kegiatan

❑ Bahan dan Preparasi Material

❑ Evaluasi dan Karakterisasi Struktur dan Morfologi Material

❑ Produksi Baterai Koin Lithium

❑ Evaluasi Performansi Baterai Koin Lithium

(41)

PENDAHULUAN

41

Prioritas Nasional Baterai Lithium 2021 Penelitian Pengembangan Produksi Bahan Aktif Sel Baterai

PENDAHULUAN : LATAR BELAKANG-IDENTIFIKASI MASALAH-SOLUSI

Lithium Ion Battery

Anoda

Katoda

Electrolyte

1. Luas permukaan spesifik tinggi dan permukaan terbuka besar sehingga menawarkan lebih banyak saluran penyisipan lithium

2. Perubahan volume rendah selama proses penyisipan / desersi ion Li yang penting untuk stabilitas siklus yang baik

3. Ukuran pori besar dan jalur pendek untuk difusi ion litium cepat dengan kecepatan tinggi, yang sangat penting untuk good rate capability

4. Resistansi internal rendah yang mengarah pada pengisian dan pemakaian cepat

5. Potensi interkalasi rendah untuk Li 6. Harga rendah

7. Ramah lingkungan

Persyaratan untuk Anoda yang ideal

Seleksi Material Anoda Elektrokimia

Reaksi Redoks

Material Aktif

1. Carbon-based 2. Silicon-based 3. Transition Metal

Oxide Diperlukannya basis data

kuantitatif dari material anoda, katoda dan elektrolit baterai ion lithium.

(42)

43

KEGIATAN RISET

(43)

KEGIATAN RISET

1. Material aktif 2. Elektroda 3. Pembuatan Koin Sel

1. Pembuatan Material Berbasis Graphene a. Pembuatan Material

Graphene Oxide

b. Pembuatan Material

Reduced Graphene Oxide c. Optimalisasi Material

RGO/NRGO

2. Pembuatan electrode (slurry) &

pelapisan pada coil

a. Pencampuran bahan aktif

b. Pelapisan

3. Assembly Koin Sel

4. Karakterisasi 5. Pengujian Baterai & Optimasi a. SEM

b. Raman c. XRD d. UV VIS

a. EIS b. CV c. CD Januari-Juni

Juli-Agustus September-Desember

(44)

BAHAN DAN PREPARASI MATERIAL

45

No Bahan Spesifikasi Status

1 Sulfuric Acid (H2SO4) 258105-2.5L KONFIRM ganti kode 1.12080.2500

Sudah Dipakai dalam pereaksian pembuatan prekursor Graphene Oxide 2

Phosphoric acid

(H3PO4), ACS Reagent,

>85%wt.%in H2O (695017-500 mL)

695017-500mL

Sudah Dipakai dalam pereaksian pembuatan prekursor Graphene Oxide

3

Potassium

permanganate (KMnO4) (223468-500G)

223468-500G Alternatif merck 1.05082.1000

Sudah Dipakai dalam pereaksian pembuatan prekursor Graphene Oxide

(45)

Bahan dan Preparasi Material

46

No Bahan Spesifikasi Status

4 Iron (III) Chloride, FeCl₃ 157740-1KG

Sudah Dipakai dalam pereaksian pembuatan prekursor Graphene

Oxide-Fe 5

Hydrothermal Autoclave Reactor Teflon Chamber Synthesis 100ml

Hydrothermal Autoclave Reactor

Teflon Chamber Synthesis 100ml

Sudah Dipakai dalam pereaksian pembuatan prekursor Reduced

Graphene Oxide

6

100 ml PTFE Chamber chamber for 100ml Hydrothermal Autoclave Reactor

100 ml PTFE Chamber for 100ml Hydrothermal Autoclave Reactor

Sudah Dipakai dalam pereaksian pembuatan prekursor Reduced

Graphene Oxide

7

Isopore Polycarb 0,4 micrometer (μm) PC membrane , Model HTTP 04700, Brand : MERCK

Isopore 0,4 micrometer PC membrane , HTTP

04700

Oxide

8

Nylon Net Filter 180 micrometer (μm), Model : NY8H04700, Brand : MERCK

180 micrometer Nylon Net, REF: NY8H04700

Oxide

9 Manganese(II) sulfate

monohydrate M7634-500G

Oxide-Mn

10 Quartz cuvette/ Kuvet kuarsa / Kuvet spektrofotometer UV Vis

Kuvet kuarsa / Kuvet spektrofotometer UV

Vis

Sudah Dipakai dalam identifikasi absorbance UV material GO, RGO800

dan NRGO800

11

Graphene oxide, powder, 15- 20 sheets, 4-10% edge- oxidized

796034-1G

Sudah Dipakai sebagai standar material GO

200 400 600

Intensity (a.u)

Wavelength (nm)

NRGO

RGO

GO

(46)

Analisis Struktur dan Morfologi GO, RGO and NRGO

47

SEM

Samples 2θ d(Å) (hkl)

Graphite 26.58 3.35 002 44.54 2.03 311 54.7 1.67 004 GO 10.36 8.53 001 42.4 2.13 002 RGO 26.19 3.4 002 43.1 2.1 004 NRGO 26.14 3.41 002 43.27 2.09 004

XRD

(47)

Analisis Struktur dan Morfologi GO, RGO and NRGO

48

Band

GO RGO NRGO

Position (cm^-1)/Intensity (a.u.) D 1351/1814 1352/452 1358/280 G 1586/1596 1588/368 1597/204 D* 1493/559 1489/159 1503/107 D” 1181/211 1232/91 1233/71 D' 1609/404 1603/90 1614/41 2D 2688/84 2676/8 2661/2 D+G 2940/78 2923/11 2894/11 ID/IG 1.14 1.23 1.37 I2D/ID+G 1.07 0.73 0.15

Raman Deconvolusi Raman

200 400 600

Intensity (a.u)

Wavelength (nm)

NRGO

RGO

GO

UV-VIS

(48)

49

Produksi Baterai berbasis Anoda Graphene (GO, RGO & NRGO)

(49)

50

Analisis Data : Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)

0 200 400 600 800 1000 1200 0

50 100 150 200 250 300

-Z'' (Ohm)

Z' (Ohm) GO

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 0

20 40 60 80 100 120 140 160 180

-Z'' (Ohm)

Z' (Ohm) RGO

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0

20 40 60 80 100 120 140

-Z'' (Ohm)

Z' (Ohm) NRGO

❑ Terdapat perbaikan sifat konduktivitas setelah material GO ditransformasi

menjadi RGO dan NRGO

❑ Terdapat potensi penggunaan material anoda berbasis graphene (nitrogen- doped reduced graphene oxide)

Investigator Graphene Type Resistance (R_ct)(Ohm) Peng Guo et al, 2009 Graphene Nano

Sheets

320

Feng-Xia Xin et al,

2015 RGO-Fe0.74Sn5 310

EdreeseAlsharaeh et

al, 2016 RGO 400

Yige Sun et al, 2017 RGO (Randomly

oriented) 312

Xin et al, 2017 Graphene aerogel 305.8

This Work NRGO 140

RGO NRGO

0.0 1.0x10^-11 2.0x10^-11 3.0x10^-11 4.0x10^-11 5.0x10^-11 6.0x10^-11

7.0x10^-11 6.83 x 10-11

Lithium ion diffusion (cm2S-1)

3.79 x 10-11

(50)

51

Specific capacity of RGO and NRGO

0 5 10 15 20 25 30 35

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

Unit Charge Capacity (Ahr) Unit Discharge Capacity (Ahr)

Cycle

Unit Charge Capacity (AHr/g)

0.00 -0.05 -0.10 -0.15 -0.20 -0.25

Unit Discharge Capacity (AHr/g)

0 5 10 15 20 25 30 35

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

Unit Charge Capacity (Ahr) Unit Discharge Capacity (Ahr)

Cycle

Unit Charge Capacity (AHr/g)

0.00 -0.05 -0.10 -0.15 -0.20 -0.25

Unit Discharge Capacity (AHr/g)

Battery Performance Test

(51)

Terima Kasih

(52)

(53)

Pengembangan magnetite Fe

₃

O

₄

nanowire sebagai elektroda baterai Lithium

PJ: Witha

Periode Laporan (08.10.2021)

1. Capaian:

❖ Sintesis Pelarut DMAC + PVDF + Fe3O₄ dengan hasil serat terbentuk dari proses electrospinning.

❖ Serat yang dihasilkan lebih tipis dan uniform daripada jika hanya dengan PVDF dan DMAC saja.

❖ Dengan adanya Fe₃O₄ serat yang terbentuk semakin tipis dan uniform.

Capaian: 60 %

(54)

PVDF + DMAC +Fe₃O₄ (Sigma Aldrich, size > 50 nm)

3. Lampiran Hasil

Nanopartikel Fe₃O₄ yang digunakan berbentuk serbuk komersil Sigma Aldrich. Terlihat dengan perbesaran berbeda, serat dihasilkan tipis dan adanya daerah yang ditutupi sebaran putih yang diduga adalah kumpulan nanopartikel Fe₃O₄. Bisa disimpulkan bahwa analisis unsur dari hasil serat yang dihasilkan diperlukan untuk mengetahui persebaran antara masing-masing bahan pembentuknya.

(55)

3. Lampiran Hasil

PVDF + DMAC

Dengan adanya Fe₃O₄ nanopartikel di dalam larutan PVDF + DMAC, terlihat serat yang dihasilkan semakin kecil dan tipis. Namun, Fe₃O₄ nanopartikel belum dapat menyatu dengan seratnya.

PVDF + DMAC + Fe₃O₄

Perbandingan hasil Ketika sebelum ditambahkan Fe₃O₄ dan Ketika sudah ditambahkan Fe₃O₄.

(56)

3. Rencana Kegiatan Selanjutnya

❖ Sintesis dan analisis nanofiber dari Pelarut Dmac + PVDF + Fe₃O₄ (komersil dengan ukuran nanopartikel 20 nm).

❖ Sintesis dan analisis nanofiber dari Pelarut Dmac + PVDF + Fe₃O₄ (Homemade dari pasir besi < 50 nm).

(57)

(58)

Recovery of Critical Elements (Li, Co and Ni) from Spent Batteries Using Green and Sustainable Processing to Support Advance

Material and Battery Development in Indonesia (Progress Report September 2021)

Balai Penelitian Teknologi Mineral Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

Erik Prasetyo, Ph.D. (PI) Dr. Muhammad Al Muttaqii

Dr. Sudibyo Fathan Bahfie, ST Muhammad Amin, ST

(59)

Kegiatan yang dilakukan

No Target Progress Keterangan

1 Optimasi proses ekstraksi Co dan Li menggunakan green

chemical 100% Sudah dilakukan menggunakan tannic acid

dan monosodium glutamate

2 Pemisahan dan pemurnian Co 60%

Pemisahan dan pemurnian Co dengan metode solvent extraction sudah selesai dilakukan dengan skala lab dari hasil leaching menggunakan tannic acid

3 Pemisahan dan pemurnian Li 20% Baru dimulai (bahan kimia baru diterima)

Persentase progress kegiatan terhadap target tahunan: 70%

(60)

Hambatan

• -

Solusi

(61)

Pengadaan Bahan Kimia

No Nama Bahan Spec/Merk/No Catalog Kuantitas Satuan Urgensi Status

1 DEHPA Sigma 237825-500G 1 Botol Pemisahan/pemurnian Co (solvent

extraction) Selesai

2 Tributylhexadecylphosphonium

bromide Sigma 276200-100G 2 Botol Pemisahan/pemurnian Li (solvent

extraction) Selesai

3 Kerosene Sigma 329460-3.8L 1 Botol Pemisahan/pemurnian Co-Li (diluent) Selesai

4 Toluene 2.5 L Emsure Merck

1.08325.2500 1 Botol Pemisahan/pemurnian Co-Li (diluent) Selesai

5 Trihexyltetradecylphosphonium

chloride Sigma 89744-50G-F 2 Botol Pemisahan/pemurnian Li (solvent

extraction) Selesai

6 Mextral 54-100 extractant Copperchem 1L 1 kg Pemisahan/pemurnian Co (solvent

extraction) Selesai

7 Mextral 301P Copperchem 1L 1 kg Pemisahan/pemurnian Li (solvent

extraction) Selesai

8 Argon Gas UHP UHP 6 m3 5 Tabung Analisis kimia Co dan Li Selesai

(62)

Progress Output

No Target Realisasi

1

HKI di Jurnal Iternasional Bereputasi

Accepted 1 Under Review (round 1) Journal of Material Cycles and Waste Management

Submitted 1 Draft (rencana submit bulan Nov)

2

Hak Kekayaan Intelektual

Paten Terdaftar 1

2 Paten Terdaftar P00202106559

METODE PEROLEHAN UNSUR-UNSUR KRITIKAL DARI SUMBER SEKUNDER BATERAI BEKAS MELALUI PELINDIAN MENGGUNAKAN MONONATRIUM GLUTAMAT DAN NATRIUM SULFIT

S00202106558

METODE PEROLEHAN UNSUR-UNSUR KRITIKAL DARI SUMBER

SEKUNDER BATERAI BEKAS MELALUI PELINDIAN MENGGUNAKAN ASAM TANAT ATAU TANIN

(63)

(64)

Heat Pipe berbasis Nano-fluida (Fe

₃

O

₄

dan air) sebagai Pendingin Pasif pada Baterai Lithium Pack

Penanggung Jawab : Anggito P. Tetuko, Ph.D Anggota : Nining S. Asri, M.Sc

Eko A. Setiadi, M.Sc

Prof. Perdamean Sebayang Prof. Masno Ginting

Dr. Witha. B.K. Putri Ir. Muljadi, M.Sc

Lukman F. Nurdiyansah, S.T

Pusat Penelitian Fisika-LIPI

Research Group: Advanced and Magnetic Materials

Oktober 2021

(65)

Kegiatan yang dilakukan: Perancangan dan pembuatan set-up eksperimen uji kinerja heat pipe

Figure 1. Set-up eksperimen uji kinerja heat pipe

(66)

Capaian: 80%

Hambatan: belum ada

Kegiatan selanjutnya: Uji kinerja heat pipe dengan variasi panas input, wick structure dan dan fluida kerja

Figure 2. Detail dan spesifikasi heat pipe

(67)

Update

PN BATERAI IPT

(September 2021)

Pemanfaatan limbah air kelapa (nata de coco) sebagai

nanofibrous selulosa untuk

membran elektrolit padat baterai lithium

PENANGGUNG JAWAB :

QOLBY SABRINA (P2 FISIKA LIPI)

TEAM :

CHRISTIN RINA RATRI S.T., M.SC.

DRA. TITIK LESTARININGSIH, M.T

NURHALIS MAJID

(68)

Lampiran hasil kegiatan

Proses penyusunan koin sel baterai dengan

elektroda komersial dan membran BC

sebagai solid polimer elektrolit pengganti

separator dan elektrolit cair didalam sistem

baterai.

(69)

Lampiran hasil pengukuran

Linier sweep voltammetry (LSV)

Pengukuran LSV dilakukan untuk mengetahui electrochemical stability window dari membran SPE BC yang sudah dibuat.

Dari hasil dapat disimpulkan metode pengeringan freeze dry dapat meningkatkan stabilitas baterai, pada metode pengeringan ini lebar tegangan kerja baterai lebih lebar,

>3.5 volt dibandingan bc dengan metode

pengeringan oven dry <3.0 volt sudah terjadi

raksi lonjakan arus yang mengindikasikan

pada tegangan tersebut kestabilan baterai

sudah terganggu.

(70)

Kendala

kondisi sample membran tersimpan cukup lama akibat aktivitas lab yang dibatasi (PPMKM),

Sample harus dibuat ulang, sementara alat proses

pengeringan freeze drying tidak bs menggunakan alat di dalam instansi (LIPI) sehingga harus mencari ke instansi lain yaitu BPPT dan pengujian berbayar menggunakan dana

pribadi.

Telah didapatkan 70 % hasil dari target membran

solid polimer elektrolit 2021

(71)

Rencana Kegiatan Selanjutnya

Electrochemical characterization

Untuk mengetahui performa elektrolit padat berbahan dasar membran selulosa saat diaplikasikan pada sel baterai lithium.

Pengujian performa baterai yang selanjutnya akan dilakukan:

Uji Cyclic voltammetry dan pengukuran Galvanostatic charge-

discharge

(72)

POLIMER ELEKTROLIT PADAT RAMAH LINGKUNGAN BERBASIS AIR UNTUK APLIKASI BATERAI LITIUM-ION

LAPORAN PN IPT GEL. 2

CHRISTIN RINA RATRI – PUSAT RISET FISIKA

(73)

1. Kemajuan Kegiatan

• Penambahan ionic liquid 1-hexyl-1methylimidazolium iodide (HMII) terbukti dapat menaikkan konduktivitas ionic polimer elektrolit padat (solid polymer electrolyte/SPE)

• Dibuat eksperimen dengan variasi konsentrasi HMII yang ditambahkan sebesar 2, 20, 50, 100, 150, dan 200% (w/w) dari berat PVA

• Lembaran yang diperoleh transparan, free-standing, fleksibel, dan dapat di-assembly menjadi sel baterai tanpa mengalami kerusakan secara visual dan mekanis

(74)

2a. EIS (Uji Impedansi)

0E+00 1E-04 2E-04 3E-04 4E-04 5E-04

0 50 100 150 200

Ionic Conductivity, S/cm

% Ionic liquid

Sample Rb L A % ionic liq ionic cond

AL00WI 10870 0,0147 0,028353 0 4,77E-05 AL02WI 6250 0,0172 0,028353 2 9,71E-05 AL20WI 9470 0,0212 0,028353 20 7,90E-05 AL50WI 6314 0,0106 0,028353 50 5,92E-05 AL100WI 4846 0,014 0,028353 100 1,02E-04 AL150WI 1779 0,0169 0,028353 150 3,35E-04 AL200WI 1713 0,0224 0,028353 200 4,61E-04

(75)

2b. Assembly Full Cell dan pengujian

-500000 0 500000 1000000 1500000 2000000

0 2000000 4000000 6000000 0

2000000 4000000 6000000 8000000 10000000 12000000 14000000 16000000

0 10000000 20000000 30000000

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

0 50000 100000 150000

0 5000 10000 15000 20000 25000

0 20000 40000 60000 80000

% ionic liquid OCV, V

20 0.13

50 0.03

150 0.01

200 0.01

20 50

150 200 Koin sel baterai padat dengan

katoda LiFePO4 dan anoda carbon

(76)

• OCV masih terlalu rendah, harusnya initial voltage >3V jika menggunakan katoda LFP

• Konduktivitas ionik mungkin masih bisa dinaikkan dengan penambahan konsentrasi

• Target konduktivitas ionik minimal 10^-3S/cm

3. Perbandingan Hasil Kegiatan dengan Target

(77)

4. Kendala yang Dihadapi dan Usulan Solusi

• Sel baterai padat tanpa intervensi pelarut karbonat maupun elektrolit cair masih mengalami konduktivitas di bawah harapan

• OCV yang masih rendah mungkin disebabkan karena proses aging yang kurang lama, perlu didiamkan lebih lama atau dipancing dengan potentiostat

• Perlu dicoba metode immersion seperti pada eksperimen sebelumnya

(78)

5. Rencana Kegiatan Selanjutnya

• Rencana menggunakan metode immersion sebelum assembly cell

• Pengujian CV/CD setelah aging selama 4-5 hari

(79)

PUSAT PENELITIAN BIOMATERIAL – LEMBAGA ILMU PENGETAHUAN INDONESIA

Ketua : Resti Marlina, M.Si.

PENGEMBANGAN ELEKTRODA KOMPOSIT KARBON BERBASIS BIOMASSA UNTUK APLIKASI HYBRID

SUPERCAPBATTERIES SEBAGAI PERANGKAT PENYIMPANAN ENERGI

PRIORITAS NASIONAL (PN)

DIPA ILMU PENGETAHUAN TEKNIK (IPT) TAHUN ANGGARAN 2021

Anggota: Prof. Subyakto (P2 Biomaterial) Prof. Yudi Darma (Fisika-ITB)

Dr. Eka Nurfani (Fisika-ITERA) Dr. Ismail Budiman (P2 Biomaterial) Achmad Subhan, M.T. (P2 Fisika) Ismadi, M.T. (P2 Biomaterial)

Yeyen Nurhamiyah, S.Si (P2 Biomaterial) Deni Purnomo, S.T. (P2 Biomaterial)

LAPORAN KEMAJUAN (September 2021)

(80)

Tahapan Kegiatan: 1. Persiapan Bahan Baku

2. Pembuatan sampel karbon aktif dan komposit metal oksida

3. Karakterisasi material

4. Pembuatan prototipe elektroda

Dari keseluruhan bahan baku dan kimia semua sudah diterima → hanya 1 bahan kimia yang belum

90 %

Target karakterisasi di bulan ke-5-6

KEMAJUAN KEGIATAN

Sintesis karbon aktif → sudah dilakukan pada sampel cangkang dan tandan kosong kelapa sawit dgn KOH Sintesis komposit karbon aktif-metal oksida → sudah dilakukan untuk CKS, dan TKKS

Karakterisasi struktur dan morfologi → XRD, Raman, SEM, sudah dilakukan Karakterisasi elektrokimia → sedang dalam antrian pengerjaan di Fisika

Pembuatan elektroda slurry → sudah dilakukan untuk 3 sampel Pembuatan coin cell

Target prototipe elektroda di bulan ke-6-7 Target optimasi material

di bulan ke 1-4 100 %

90 %

80%

OVERALL PROGRESS

Output Kegiatan: prototipe coin cell, publikasi internasional (25%)

85 %

(81)

Hasil pengukuran CV-GCD (14 September 2021)

(82)

(83)

(84)

Seminar Internasional IUMRS-ICA 2021

Presentasi online di acara seminar internasional IUMRS-ICA 2021

(85)

Kendala Yang Dihadapi dan Update Kondisi

Rencana Kegiatan Selanjutnya

• Kondisi PPKM sangat mempengaruhi aktivitas kerja di lab sehingga kegiatan lab sangat terbatas

• Membuat prototipe koin sel dan melakukan pengujian performa sel superkapasitor (diharapkan tengah september sudah mendapatkan hasil)

• Meyelesaikan draft publikasi/paten → IUMRS-ICA 2021 (Korea)

(86)

PUSAT PENELITIAN BIOMATERIAL - LEMBAGA ILMU PENGETAHUAN INDONESIA