laporan tugas akhir komparasi metode pembuatan …...tabel iv.3 efisiensi pengisian dan pengosongan...
TRANSCRIPT
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
i
LAPORAN TUGAS AKHIR
KOMPARASI METODE PEMBUATAN KATODA LiFePO4/C
UNTUK BATERAI ION LITIUM
Disusun oleh:
DIAJENG PUTRI SUCIUTAMI (I 8316017)
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2019
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ii
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah S.W.T atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Laporan
ini merupakan salah satusyarat dalam menyeleaikan Program Studi Diploma III
Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. Laporan Tugas Akhir ini
disusun berdasarkan data-data yang diambil sebagai hasil percobaan. Penulis
mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu
penulis menyelesaikan penulisan laporan ini, yaitu :
1. Bapak dan Ibu tercinta yang senantiasa memberikan semangat dan doa,
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Ibu Dr. Sperisa Distantina S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi D-III
Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
3. Bapak Dr. Eng. Agus Purwanto S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing Tugas
akhir.
4. Rekan-rekan di Laboratorium Baterai Teknik Kimia (Deni Andriana,
Cornelius Satria Yudha, Luthfi Mufidatul Hasanah, Soraya Ulfa Muzayanha)
yang telah kompak berjuang membantu kami.
5. Teman –teman DIII Teknik Kimia angkatan 2016 atas doa dan dukunganya
6. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan Tugas Akhir
ini.
Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan laporan Tugas
Akhir ini, maka masukan dan kritikan yang bersifat membangun penulis
harapkan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat.
Surakarta, Juni 2019
Penulis
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
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 ................................................................................... 1
I.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 2
I.3 Tujuan ................................................................................................ 2
I.4 Manfaat .............................................................................................. 3
I.5 Batasan Masalah................................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Baterai Ion Litium .............................................................................. 4
II.2 Komponen Baterai Ion Litium ........................................................... 4
II.3 Baterai LiFePO4 ................................................................................. 5
II.4 Metode Pembuatan Material Katoda ................................................. 6
II.2 Karakteristik Partikel LiFePO4 .......................................................... 7
BAB III METODE PENELITIAN
III.1 Tempat Penelitian............................................................................... 9
III.2 Alat dan Bahan Pembuatan Katoda LiFePO4 /C ................................ 9
III.3 Proses Pembuatan Baterai Silinder .................................................. 10
III.4 Lokasi Analisa Hasil ........................................................................ 10
III.5 Proses Pembuatan Partikel LiFePO4/C ............................................ 11
III.6 Pembuatan Katoda LiFePO4/C ......................................................... 13
III.7 Proses Perakitan Baterai ................................................................... 14
III.8 Tahap Pengujian Baterai .................................................................. 15
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Sintesis Partikel LiFePO4/C .................................................... 17
IV.2 Analisa Partikel LiFePO4/C .............................................................. 18
IV.3 Analisa Performa LiFePO4/C ............................................................ 22
BAB V PENUTUP
V.1 Kesimpulan ...................................................................................... 28
V.2 Saran ................................................................................................. 28
Daftar Pustaka
Lampiran
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
DAFTAR TABEL
Tabel I.1 Sifat-sifat Katoda pada Baterai ion litium ......................................... 2
Tabel IV.1 Data konsentrasi bahan pembuatan LiFePO4/C metode co-
precipitation dan solid state ............................................................. 17
Tabel IV.2 Data Bahan dan Parameter Katoda .................................................. 22
Tabel IV.3 Efisiensi Pengisian dan Pengosongan pada Baterai LiFePO4/C
dengan Metode Co-precipitation ..................................................... 24
Tabel IV.3 Efisiensi Pengisian dan Pengosongan pada Baterai LiFePO4/C
dengan Metode Solid State ............................................................... 25
Tabel IV.4 Hasil Uji Elektrokimia Baterai ........................................................ 26
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Komponen Baterai Ion Litium ......................................................... 5
Gambar II.2 Struktur Kristal LiFePO4 ................................................................. 5
Gambar II.3 JCPDS No. 81-1173 untuk Material LiFePO4 ................................................. 7
Gambar II.4 Scanning Electron Microscopy ........................................................ 7
Gambar II.5 Proses Pengisian (A) dan Proses Pengosongan (B) pada Baterai Ion
Litium .............................................................................................. 8
Gambar III.1 Skema Pembuatan Material LiFePO4/C metode co-precipitation 12
Gambar III.2 Skema Pembuatan Material LiFePO4/C metode solid state .......... 13
Gambar III.3 Skema pembuatan lembaran katoda LiFePO4/C ........................... 13
Gambar III.4 Skema Perakitan Baterai ion litium ............................................... 14
Gambar IV.1 Hasil XRD dengan variasi metode co-precipitation dan
solid state ...................................................................................... 18
Gambar IV.2 Hasil Uji SEM Partikel LiFePO4/C metode Co-precipitation ...... 19
Gambar IV.3 Hasil Uji SEM Partikel LiFePO4/C metode Solid State ................ 20
Gambar IV.4 Persebaran Partikel LiFePO4/C dengan metode co-precipitation . 20
Gambar IV.5 Persebaran Partikel LiFePO4/C dengan metode solid state .......... 20
Gambar IV.6 Hasil uji FTIR pada pembentukkan LiFePO4/C dengan metode co-
precipitation .................................................................................. 21
Gambar IV.7 Hasil uji FTIR pada pembentukkan LiFePO4/C dengan metode co-
precipitation .................................................................................. 22
Gambar IV.8 Grafik Kapasitas Baterai Metode co-precipitation dan Metode
solid state ...................................................................................... 23
Gambar IV.9 Grafik Kapasitas Baterai dengan Metode co-precipitation dan solid
state serta Pengaruh Penambahan LiFePO4/C Komersil .............. 24
Gambar IV.10 Hasil Uji Elektrokimia LiFePO4/C dalam berbagai siklus dengan
Metode Co-precipitation ............................................................... 24
Gambar IV.10 Hasil Uji Elektrokimia LiFePO4/C dalam berbagai siklus dengan
Metode Co-precipitation ............................................................... 25
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
INTISARI
Atika Aulia Novita Sari, Diajeng Putri Suciutami, 2019, “Laporan Tugas
Akhir Komparasi Metode Pembuatan Katoda Lifepo4/C untuk Baterai Ion
Litium”. Program Studi Diploma III Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Kebutuhan energi listrik di era jaman sekarang meningkat pesat. Hal ini
selaras dengan peningkatan media penyimpanan energi listrik yang bersifat
portabel yaitu baterai. Di pasaran internasional, baterai yang banyak diminati
salah satunya adalah baterai ion litium. Jenis baterai ion litium yang paling ramah
lingkungan yaitu baterai LiFePO4. Selain itu baterai LiFePO4 memiliki keunggulan
yaitu stabilitas termal tinggi, harga bahan baku murah dibandingkan dengan
material lain dan tidak mudah meledak. Material LiFePO4 dapat dibuat dengan
metode co-precipitation dan metode solid state. Metode co-precipitation adalah
metode fase cair-cair yang mereaksikan bahan baku menjadi produk dengan
bantuan oksidator agar reaksi berjalan lebih cepat. Metode solid state adalah fase
padat-padat yang direaksikan pada suhu tinggi dan tanpa pelarut.
Pada penelitian ini kami membandingkan dua metode tersebut dalam
membuat baterai LiFePO4. Berdasarkan analisa XRD puncak-puncak LiFePO4
telah terbentuk sesuai dengan JCPDS Card 083-2092, namun masih terbentuk
Fe2O3 sebagai senyawa pengotor. Berdasarkan analisa SEM ukuran partikel
LiFePO4 dengan metode co-precipitation berada pada rentang 0,32-1,32 μm
dengan persebaran partikel paling banyak pada kelas 0,61 μm. Sedangkan hasil uji
SEM metode solid state berada pada rentang 0,72-4,92 μm dengan persebaran
partikel paling banyak pada kelas 0,72 μm. Berdasarkan uji analisa FTIR
terbentuk ikatan H2O dan PO43-
yang membuktikan bahwa material LiFePO4 telah
terbentuk. Berdasarkan uji elektrokimia kapasitas keluaran awal metode co-
precipitation lebih besar dibandingkan metode solid state dengan nilai 9,3
mAh/gram dan 2,5 mAh/gram.