pembuatan polimer elektrolit dari limbah kulit udang untuk baterai ion litium

Pembuatan Polimer Pembuatan Polimer Elektrolit dari Limbah Kulit Elektrolit dari Limbah Kulit Udang Udang untuk Baterai Ion Litiumuntuk Baterai Ion Litium

Irma Andarini (10506068)Dosen Pembimbing : Dr. I Made Arcana

Seminar Tugas Akhir Bandung, 26 Mei 2010

Latar BelakangLatar BelakangBaterai merupakan komponen

terpenting dari alat komunikasiTeknologi alat komunikasi, seperti

handphone dan laptop, selalu berkembang seiring berkembangnya ilmu pengetahuan

Diperlukan baterai yang ramah lingkungan, aman, praktis, dan tahan lama

TujuanTujuan

• Membuat polimer elektrolit yang bisa diaplikasikan untuk baterai ion litium yang ramah lingkungan

• Mempelajari pengaruh konsentrasi garam litium dan gliserol pada karakteristik membran polimer elektrolit

Perbedaan Baterai dengan Perbedaan Baterai dengan Elektrolit dalam Bentuk Elektrolit dalam Bentuk Cairan dan PadatanCairan dan Padatan

Sumber : http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html

Mekanisme Umum Baterai ion Mekanisme Umum Baterai ion LithiumLithium

Sumber : http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm

Mekanisme Pengisian Baterai :•Kutub positif : LiCoO2 →Li1−xCoO2 + xLi+ + xe−

• Pemisah : Li + polimer• Kutub negatif : C + xLi+ + xe− →karbon–Lix

Mekanisme pemakaian baterai :•Kutub positif : Li1−xCoO2 + xLi+ + xe−→LiCoO2

• Pemisah : Li + polimer• Kutub negatif : karbon–Lix →C + xLi+ + xe−

Tinjauan Pustaka

Kitosan : sebagai matriks padatan memiliki sifat tidak beracun, tidak

berbau, dan secara enzimatis biodegradable

Litium klorida : sebagai garam elektrolit

berfungsi sebagai sumber ion Li+

Gliserol : sebagai plasticizer berfungsi untuk menjaga kestabilan

elektrolit polimer

PolyblendPolyblendPolyblend merupakan campuran

dua atau lebih jenis polimer untuk mendapatkan material baru yang memiliki sifat gabungan antara kedua polimer yang dicampurkan.

Pembuatan polyblend dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan pelarutan dan dengan pelelehan

KarakterisasiKarakterisasianalisa gugus fungsi dengan FTIR(Fourier

Transform Infrared) analisa permukaan dengan SEM(Scanning

Electron Microscopy)analisa mekanik dengan tensile testeranalisa termal dengan TGA/DTA(Thermo

Gravimetric Analysis/ Differential Thermal Analysis)

analisa kristalinitas dengan XRD(X-ray Diffraction)

dan analisa konduktivitas dengan EIS(Electrochemical Impedance Spectrometry)

Metodologi PenelitianMetodologi Penelitian

Alat Bahan

Peralatan gelasViskometer OswaldSpektrofotometer FTIRElectrochemical

Impedance Spectrometry

Thermal analysis instrument

Tensile testerMikroskop scanning

elektronDifraksi Sinar-X

Kulit udang yang berasal dari hypermart Bandung Indah Plaza.

NaOH 3,5%HCl 1 MNaOH 50%  Asam asetat 1%Litium kloridaGliserol Aqua DM

Diagram AlirDiagram Alir

Hasil dan PembahasanHasil dan Pembahasan

Deproteinasi → penghilangan protein

Ditambahkan NaOH 3,5% b/v

Demineralisasi → proses penghilangan mineralDitambahkan HCl 1MHCl(aq) + CaCO3(s) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

KitinKitin

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%T

3466.08

3444.87

1658.78

1627.921564.27

1014.56

974.05

Khitin

Bilangan gelombang (cm-1) Gugus fungsi

3444, 87 O-H

3466,08 N-H

1658,78 C=O asetamida

Deasetilasi KitinDeasetilasi Kitin

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Chitosan_Synthese.svg/712px-Chitosan_Synthese.svg.png

Rendemen Isolasi KitosanRendemen Isolasi Kitosan

Proses Massa rendemen

% rendemen

Deproteinasi 1

50,0005 g

62,5 %

Deproteinasi 2

59,5005 g

74,3 %

Demineralisasi 1

12,4962 g

15,6 %

Demineralisasi 2

25,3424 g

31,7 %

Deasetilasi 1 (gabungan)

37,0212 g

23,2 %

Deasetilasi 2 40,0588 g

25,0 %

Deasetilasi 3 17,8981 g

11,2 %

Proses Massa rendemen

% rendemen

Deproteinasi

33,4502 g

66,8 %

Demineralisasi

16,9100 g

33,7%

Deasetilasi 13,4449 g

26,8%

MW : 1,10 x 105 g/molDD : 63%

MW : 2,50 x 105 g/molDD : 66,35%

Kitin - KitosanKitin - Kitosan

Kitin Kitosan

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%T

3466.08

3444.87

1658.78

1627.921564.27

1014.56

974.05

Khitin50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

%T

3444.87

3429.43

1656.85 1598.99

Khitosan

Membran Polimer Membran Polimer Elektrolit Elektrolit

Kitosan

Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 5%

Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10%

Perbandingan Spektrum IR Perbandingan Spektrum IR akibat pengaruh akibat pengaruh penambahan penambahan plasticizerplasticizer

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

37.5

45

52.5

60

67.5

75

82.5

90

97.5

%T

3782.41

3446.79

2924.09

1654.92

1631.78

1566.20

1411.89

1255.66

1155.36

1076.28 1024.20

896.90

653.87 619.15

563.21 476.42

kitli7550075010001250150017502000250030003500400045001/cm

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

%T

3504.66

3448.72

3427.51

2926.01

2899.01

1656.85

1631.78

1568.13

1413.82

1253.73

1153.43

1074.35

1028.06

900.76

856.39

651.94 617.22

kli756

Tanpa plasticizer Dengan plasticizer

Perbandingan Spektrum IR Perbandingan Spektrum IR akibat pengaruh akibat pengaruh penambahan garam penambahan garam elektrolitelektrolit

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%T

3444.87

3414.00

3390.86

2926.01

2883.58

2372.44

1643.35

1566.20

1411.89

1340.53

1255.66

1153.43

1074.35

1028.06

900.76

854.47

653.87 617.22

563.21

kli25650075010001250150017502000250030003500400045001/cm

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

%T

3504.66

3448.72

3427.51

2926.01

2899.01

1656.85

1631.78

1568.13

1413.82

1253.73

1153.43

1074.35

1028.06

900.76

856.39

651.94 617.22

kli756

Kitosan + LiCl 2,5% + gliserol 10%

Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10%

Analisis KonduktivitasAnalisis Konduktivitas

Analisis MekanikAnalisis Mekanik

Konduktivitas vs Kekuatan Konduktivitas vs Kekuatan TarikTarik

Analisis KristalinitasAnalisis Kristalinitas

Kitosan + LiCl 7,5%Derajat kristalinitas : 11,8%

Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 9,5 %

Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 16,26 %

Analisis Morfologi dengan Analisis Morfologi dengan SEMSEM

Kit+Li 2,5% + gli 10%Perbesaran 5000x

Kit+Li 7,5% + gli 10%Perbesaran 5000x

Kit + Li 7,5%Perbesaran 5000x

Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 16,26 %

Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 9,5 %

Pengaruh Penambahan Garam Litium

Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 9,5 %

Kitosan + LiCl 7,5%Derajat kristalinitas : 11,8 %

Pengaruh Penambahan Plasticizer

KesimpulanKesimpulanNilai Konduktivitas polimer elektrolit

naik dengan bertambahnya garam litium dan optimum pada komposisi kitosan 80%, LiCl 10%, dan gliserol 10% dengan nilai 1,19 x 10-3 S/cm

Kekuatan mekanik polimer elektrolit turun dengan bertambahnya garam litium

Semakin besar nilai konduktivitas polimer elektrolit maka derajat kristalinitasnya semakin kecil (amorf)

ReferensiReferensi Yahya, M.Z.A. and A.K. Arof, (2004). Conductivity and X-

ray photoelectron studies on lithium acetate doped chitosan film. Carbohydrate Polymers, 55: 95-100.

Stephan, A.M. and K.S. Nahm, (2006). Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries. Polymer, 47: 5952-5964

Masuda, Y., Masayuki Seki, Masanobu Nakayama, Masataka Wakihara and Hidehisa Mita, (2006). Study on ionic conductivity of polymer electrolyte plasticized with PEG-aluminate ester for rechargeable lithium ion battery. Solid State Ionics, 177: 843-846.

Ambarini, Lelly Dwi. 2008. Pengaruh Waktu Sulfonasi terhadap Karakteristik Polistiren dan Polyblend-nya dengan Kitosan. Skripsi. Institut Teknologi Bandung. Bandung

http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html

http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm http://www.pharmabiz.com/article/detnews.asp?articleid

=20744&sectionid=50

TERIMA KASIH