BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Baterai merupakan salah satu kebutuhan bagi manusia dalam penyimpanan energi. Pengembangan energi terbarukan baik sebagai pembangkit listrik maupun dalam transportasi memerlukan energy storage dalam bentuk baterai. Berbagai macam baterai telah beredar di dunia ini. Sedangkan perkembangan pasar baterai setiap tahunnya makin bertambah. Seperti terlihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1. Market Profile dari baterai di dunia (Tarascon, 2006)
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.
karena menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik (irreversible reaction). Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya
bersifat bisa dibalik (reversible reaction).
Umumnya baterai menggunakan grafit sebagai anoda dengan struktur kristalnya berbentuk hexagonal, seperti gambar 1.2 Grafit mempunyai sejumlah ruang dalam satu dimensi dan mempunyai kemampuan konduktivitas elektrik yang cukup tinggi dalam perannya sebagai anoda.
Gambar 1.2. Model struktur grafit (Kucinnkis, et al. 2013).
Grafit tidak bisa dipakai untuk baterai karena menghasilakn listrik. SEI bermanfaat bagi baterai, dalam arti bahwa SEI merupakan elektroda pasif yang bereaksi dengan elektrolit, tetapi juga memiliki beberapa kelemahan. Difusi ion dapat menurun dengan lapisan SEI, sehingga mengurangi daya maksimum yang dapat diekstraksi dari baterai. Pembentukan lapisan SEI juga mengkonsumsi bahan aktif, sehingga mengurangi kapasitas baterai. Selain itu, selama interkalasi dan deinterkalasi, bahan dasar sering mengalami perubahan volume. Perubahan volume ini akan membentuk retakan di SEI dan SEI baru akan terbentuk pada saat terjadi retakan. Setelah itu terjadi berulang-ulang, maka perlahan-lahan akan
mengurangi kapasitas dari baterai (Winter, 2004; Palacin, 2009).
Lithium Titanat Oxide tidak membutuhkan SEI karena pembentukan SEI
kekurangan yang terlalu tinggi dari kapasitas sesuai pembentukan SEI. (Wu, 2012; Pasquier, 2009).
Lithium titanat memiliki working voltage 1,55 V vs lithium, yang agak tinggi untuk bahan bekerja sebagai baterai Li anoda. Memiliki working voltage sekitar 2,5 V bukannya biasa 3,5 V, sehingga mengurangi energi spesifik dalam baterai. Salah satu efek positif adalah bahwa working voltage yang tinggi LTO tetap di dalam jendela stabilitas elektrolit, SEI kecil ini akan terbentuk.
Penggunaan Natrium dalam penelitian ini bisa menjadi substitusi Lithium untuk mengurangi working voltage pada baterai lithium ion.
Penelitian ini ditujukan untuk mengetahui pengaruh pelapisan karbon pada bahan aktif anoda Na2Li2Ti6O14 dengan proses kalsinasi dengan suhu 700oC selama 2 jam dan di lakukan proses sintering dengan suhu 800oC selama 4 jam, dalam penelitian ini menggunakan metode metalurgi serbuk yang dalam arti suatu
kegiatan yang mencakup pembuatan bahan komersil dari serbuk logam melalui penekanan. Proses ini dapat disertai milling, penekanan dan pemanasan.Selama
proses penekanan atau sesudahnya disebut sinter, menghasilkan pengikat partikel halus. Dengan demikian kekuatan dan sifat fisis lainnya meningkat. Produk hasil metalurgi serbuk dapat terdiri dari produk campuran serbuk berbagai logam atau dapat berupa bahan bukan logam untuk meningkatkan ikatan partikel dan mutu benda secara keseluruhan. Dalam penelitian ini juga dilakukan proses coating dengan Carbon dengan proses pirolisa. dengan mencampurkan material aktif dengan PVDF, AB dan juga DMAC sesuai perhitungan yang telah dilakukan.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana membuat material Na2Li2Ti6O14 menjadi baterai lithium sebagai anoda menggunakan metode metalurgi serbuk ?
2. Bagaimana pengaruh carbon coating terhadap struktur Na2Li2Ti6O14 sebagai anoda baterai lithium ?
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui bagaimana membuat material Na2Li2Ti6O14 menjadi baterai lithium sebagai anoda menggunakan metode metalurgi serbuk.
2. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh carbon coating terhadap Na2Li2Ti6O14 sebagai anoda baterai lithium.
3. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh carbon coating terhadap material anoda Na2Li2Ti6O14 .
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat memberikan informasi mengenai pengaruh jumlah karbon yang
digunakan dalam proses coating terhadap struktur dan konduktivitas dari Na2Li2Ti6O14 sebagai anoda baterai lithium.
2. Penelitian ini merupakan inovasi baru akan pemanfaatan Na2Li2Ti6O14 sebagai anoda baterai lithium sehingga dapat digunakan sebagai rujukan penelitian selanjutnuya.
1.5. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Penelitian ini ditujukan pada pembuatan Na2Li2Ti6O14. 2. Menggunakan metode metalurgi serbuk.
3. Perbandingan bahan 12:1, 10:1, 8:1 dengan carbon coating.
1.6. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika dalam penulisan Skripsi ini mencakup beberapa bab dan subbab seperti yang dijelaskan di bawah ini:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini terdiri atas latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dalam penelitian, serta sistematika penulisan laporan penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tempat dan waktu penelitian, metode yang digunakan bahan dan peralatan yang digunakan serta diagram alir penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini mencakup pembahasan dari hasil penelitian berupa hasil karakterisasi anailia fasa dan struktur Kristal, analisa fasa, konduktivitas, analisa reaksi redoks dan analisa kapasitas.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
