pengaruh suhu sintering pada fasa dan struktur …digilib.unila.ac.id/60215/3/skripsi tanpa bab...

PENGARUH SUHU SINTERING PADA FASA DAN STRUKTUR MIKRO

BAHAN Li2CoSiO4 YANG DISINTESIS DARI SILIKA SEKAM PADI DAN

PRODUK DAUR ULANG KATODE BATERAI ION LITIUM

(Skripsi)

Oleh

CITRA WIDYASTUTI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

i

ABSTRAK




Oleh

CITRA WIDYASTUTI

Studi ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu sintering terhadap fasa dan

struktur mikro bahan Li2CoSiO4 yang disintesis dari silika sekam padi dan produk

daur ulang katode baterai ion litium. Ekstraksi silika sekam padi dilakukan dengan

metode sol-gel. Dekomposisi limbah katode baterai ion litium dilakukan dengan

metode pelarutan asam/acid leaching dengan menambahkan Na2CO3 hingga pH

11 untuk mendapatkan senyawa Li2CO3 dan Co(OH)2 secara simultan. Sintesis

Li2CoSiO4 dilakukan dengan metode padatan dengan perbandingan 1:1 (% berat)

dan disintering dengan variasi suhu 600, 700, 800, 900 oC selama 12 jam. Fasa

kristal dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) sedangkan struktur

mikro diuji menggunakan Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive

Spectroscopy (SEM-EDS). Hasil analisis XRD menunjukkan adanya puncak fasa

kristal Li2CoSiO4. Selain fasa Li2CoSiO4, pada difraktogram juga teridentifikasi

munculnya fasa LiCoO2, Co2SiO4, dan SiO2. Peningkatan suhu sintering

menyebabkan intensitas puncak difraksi mengalami peningkatan yang

mengindikasikan struktur Li2CoSiO4 semakin terbentuk. Hasil SEM-EDS

menunjukkan adanya morfologi sampel pada suhu 600 dan 700 oC berupa

gumpalan (agglomerated) dan tidak memiliki batas butir yang jelas. Sebaliknya,

pada suhu 800 dan 900 oC morfologi sampel telah berubah menjadi butiran yang

lebih kecil dan memiliki batas butir yang jelas. Perubahan morfologi, seiring

dengan meningkatnya suhu sintering, mengindikasikan bahwa telah terjadinya

proses kristalisasi pada sampel. Hasil analisis distribusi unsur pada masing-

masing sampel menunjukkan adanya unsur Si, Co, dan O sebagai komponen

utama penyusun senyawa Li2CoSiO4. Unsur Ni, Mn, Na, S, dan Al juga muncul

sebagai unsur pengotor. Tidak munculnya Li dikarenakan unsur Li memiliki

energi dispersif yang sangat kecil.

Kata kunci: sekam padi, limbah baterai, katode Li2CoSiO4

ii

ABSTRACT

THE EFFECT OF TEMPERATURE BASED ON THE PHASE AND

MICROSTRUCTURE OF MATERIALS Li2CoSiO4 SYNTHESIZED FROM

RICE HUSK SILICA AND RECYCLING PRODUCTS OF THE LITHIUM-

ION BATTERY CHATODE

By

CITRA WIDYASTUTI

This study discusses the phase sintering and microstructure of Li2CoSiO4 material

synthesized from rice husk silica and lithium-ion battery cathode recycling

products. Rice husk silica extraction was carried out by the sol-gel method. The

decomposition of lithium-ion battery cathode waste was carried out by acid

leaching method by adding Na2CO3 until pH 11 to obtain the Li2CO3 and Co(OH)2

compounds simultaneously. The Li2CoSiO4 synthesis was carried out by the solid

method by 1:1 (weight %) and disintegration with temperature variations of 600,

700, 800, 900 oC for 12 hours. The crystal phase is characterized using X-Ray

Diffraction (XRD) while the microstructure used uses Scanning Electron

Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). The results of the

XRD analysis showed the presence of a peak of the Li2CoSiO4 crystal phase. In

addition to the Li2CoSiO4 phase, the diffractogram also identified the emergence

of LiCoO2, Co2SiO4, and SiO2 phases. The increase in sintering temperature

causes the diffraction peak intensity to increase which indicates the structure of

Li2CoSiO4 is increasingly formed. SEM-EDS results show the morphology of the

samples at temperatures of 600 and 700 oC in the form of agglomereted and do

not have clear grain boundaries. In contrast, at 800 and 900 oC the morphology of

the samples has turned into smaller grains and has clear grain boundaries.

Morphological changes, along with increasing sintering temperature, indicate that

there has been a crystallization process in the sample. The results of the

distribution analysis in each sample showed the presence of Si, Co, and O as the

main components making up the Li2CoSiO4 compound. Ni elements, Mn, Na, S,

and Al, also appear as no impurities. No need for Li because Li has very little

dispersive energy.

Keywords: rice husk, battery waste, Li2CoSiO4 cathode

iii




Oleh

CITRA WIDYASTUTI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA SAINS

Pada

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

vii

RIWAYAT HIDUP

Citra Widyastuti, lahir di Bali Agung, Palas, Lampung Selatan

pada 7 September 1996. Penulis merupakan anak pertama dari

tiga bersaudara pasangan Bapak Muhammad Alwi (Alm) dan

Ibu Katini. Penulis yang sering disapa dengan “Citra” ini

pernah menempuh pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 1

Bali Agung dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2011, penulis selesai

menempuh pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 2 Palas. Setelah itu,

penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Kalianda.

Pada tahun 2014, penulis melanjutkan jenjang pendidikan tinggi tepatnya di

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA),

Universitas Lampung (Unila). Selama menjalani proses pendidikan formal

tersebut, penulis juga aktif melakukan kegiatan di beberapa organisasi seperti

Himpunan Mahasiswa Fisika (Himafi) FMIPA Unila, Rohani Islam (Rois)

FMIPA Unila dan Bina Rohani Islam Mahasiswa (Birohmah) Unila. Penulis juga

pernah menjadi panitia penyelenggaraan Olimpiade Fisika tingkat SMP dan SMA

dalam acara Fisika Expo Tahunan (Fiesta) Himafi FMIPA Unila pada tahun 2015.

Dalam bidang penelitian, pada tahun 2017 penulis sempat menempuh Praktik

Kerja Lapangan (PKL) di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Lampung.

viii

PERSEMBAHAN

Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT dan kesungguhan hati,

buah karya ini penulis persembahkan kepada orang tua yaitu Bapak

Muhammad Alwi (Alm) dan Ibu Katini atas rasa tanggung jawab sebagai

anak yang berkewajiban menuntaskan amanah dari orang tua.

Serta sanak saudara, rekan dan guru dimana pun yang pernah penulis

temui sebagai tanggung jawab sebagai seorang yang ingin

memperjuangkan salah satu mimpinya.

ix

MOTTO

„‟Dan jika kamu menghitung nikmat Allah, niscaya kamu tidak

akan mampu menghitungnya...”

(Q.S. An-Nahl: 18)

“Jika kamu ada di jalan yang benar menuju Allah, berlarilah.

Jika itu berat untukmu, berlari-lari kecil lah.

Jika kamu lelah, berjalan lah.

Dan jika kamu tidak bisa, merangkaklah.

Tapi JANGAN PERNAH berhenti ataupun berbalik arah.”

(Imam Syafi‟i)

“Dan perjalanan tak akan luput dari ujian.. maka sabar dan

sholat adalah senjata paling paripurna sebagai penolong.

Kalau sudah rajin sholat maka kuatkan sabarmu.”

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan atas karunia dan kesempatan yang Allah SWT

berikan hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Pengaruh

Suhu Sintering pada Fasa dan Struktur Mikro Bahan Li2CoSiO4 yang

Disintesis dari Silika Sekam Padi dan Produk Daur Ulang Katode Baterai

Ion Litium”. Penelitian ini secara umum ditujukan untuk memanfaatkan limbah

baterai dan sekam padi sebagai bahan baku pembuatan katode Li2CoSiO4 yang

ramah lingkungan dan aman serta berkualitas untuk aplikasi baterai isi ulang.

Penulis menyadari adanya kekurangan dalam penelitian maupun penulisan skripsi

ini, oleh karena itu adanya kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan untuk

memperbaiki kekurangan tersebut. Semoga skripsi ini dapat menambah wawasan

literasi keilmuan serta rujukan untuk megembangkan riset selanjutnya yang lebih

baik.

Bandar Lampung, Desember 2019

Citra Widyastuti

xi

SANWACANA

Puji syukur penulis ucapkan atas karunia dan kesempatan yang Allah SWT

berikan hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berhudul “Pengaruh

Suhu Sintering pada Fasa dan Struktur Mikro Bahan Li2CoSiO4 yang

Disintesis dari Silika Sekam Padi dan Produk Daur Ulang Katode Baterai

Ion Litium”. Berhasilnya penelitian dan penulisan skripsi ini tidak hanya

dilakukan oleh penulis sendiri, namun adanya kontribusi beberapa pihak yang

turut menyukseskan dan membuat hasil karya ini menjadi lebih baik. Ucapan

terima kasih penulis sampaikan kepada pihak-pihak yang telah ikut serta

membantu penulis, diantaranya:

1. Dekan FMIPA Universitas Lampung Bapak Drs. Suratman, M.Sc. terima kasih

banyak atas segala keteladanan yang beliau berikan.

2. Pembimbing Penelitian penulis Bapak Prof. Drs. Simon Sembiring, Ph.D. dan

Bapak Agus Riyanto, S.Si., M.Sc. atas segala ilmu, saran dan bimbingannya

selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi.

3. Penguji Penelitian penulis Ibu Suprihatin, S.Si., M.Si. atas masukan yang

membangun sehingga penelitian dan penulisan skripsi ini menjadi lebih baik.

4. Pembimbing Akademik penulis Bapak Arif Surtono, M.Si., M.Eng. terima

kasih atas segala nasehat dan motivasi yang diberikan kepada penulis.

xii

5. Rekan penelitian saya, Megawati, Ni’matil Mabarroh, dan Muhammad Tia

Rangga atas kerja samanya selama melaksanakan penelitian ini.

6. Keluarga khususnya Ibu Katini dan sanak saudara atas dukungan morilnya

serta kesabarannya menanti terselesaikannya masa kuliah penulis selama

penelitian dan penulisan skripsi ini.

7. Rekan seperjuangan perkuliahan dan penelitian skripsi di jurusan Fisika

khususnya angkatan 2014 atas segala bantuan dan ide yang saling melengkapi

kekurangan bersama, semoga jalan kebaikan itu mempermudah tercapainnya

kebaikan selanjutnya.

8. Para dosen Jurusan Fisika atas ilmu dan pengajaran yang diberikan sehingga

menunjang penulis untuk menyelesaikan masa pendidikan di Universitas

Lampung.

9. Rekan organisasi di Himafi, Rois FMIPA Unila dan Birohmah Unila atas

ilmunya yang telah memberikan pembelajaran softskill di luar kegiatan formal

kampus.

Serta berbagai pihak yang telah ikut serta membantu penulis dalam menunjang

terselesaikannya tugas akhir dan masa studi penulis. Semoga Allah SWT

membalas dengan berkali-lipat kebaikan dan kemudahan atas urusannya.

Bandar Lampung, Desember 2019

Citra Widyastuti

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK .............................................................................................................. i

ABSTRACT ........................................................................................................... ii

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ iii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iv

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... v

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. vi

RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vii

PERSEMBAHAN ............................................................................................... viii

MOTTO ................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................... x

SANWACANA ..................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah .......................................................................................... 3

C. Batasan Masalah ............................................................................................ 4

D. Tujuan Penelitian ........................................................................................... 4

E. Manfaat Penelitian ......................................................................................... 4

xiv

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Silika Sekam Padi ........................................................................................... 6

1. Karakteristik Struktur Silika Sekam Padi ................................................. 7

2. Karakteristik Struktur Mikro Silika Sekam Padi ...................................... 8

B. Li2CoSiO4 ....................................................................................................... 9

1. Dekomposisi Katode Baterai Ion Litium ................................................ 11

2. Karakteristik Struktur Li2CoSiO4 ........................................................... 13

3. Karakteristik Struktur Mikro Li2CoSiO4 ................................................ 15

C. Metode Karakterisasi .................................................................................... 16

1. X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................................ 16

2. Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-

EDS) ........................................................................................................ 20

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat........................................................................................ 23

B. Alat dan Bahan ............................................................................................. 23

C. Prosedur Penelitian ....................................................................................... 24

1. Preparasi Bahan ...................................................................................... 24

2. Ekstraksi Silika Sekam Padi ................................................................... 25

3. Daur Ulang Limbah Katode Baterai Ion Litium ..................................... 26

4. Pembuatan Li2CoSiO4 dengan Metode Reaksi Padatan ......................... 27

5. Karakterisasi ........................................................................................... 28

D. Diagram Alir ................................................................................................. 29

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pengantar ...................................................................................................... 32

B. Analisis Struktur Sampel Li2CoSiO4 ............................................................ 33

C. Pengaruh Suhu Sintering terhadap Struktur Li2CoSiO4 ............................... 37

D. Morfologi dan Distribusi Unsur (element) Sampel Li2CoSiO4 .................... 38

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ................................................................................................... 48

B. Saran ............................................................................................................. 49

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Pola difraksi sinar-X Li2CoSiO4, sampel A pendinginan perlahan dari

900 oC, sampel B pendinginan cepat dari 900

oC, dan sampel C

pendinginan cepat dari 650 oC (Nakayama et al., 2011). ................... 15

Gambar 2. SEM Li2CoSiO4 (Thayumanasundaram et al., 2014). ....................... 16

Gambar 3. Proses pembentukan sinar-X (Setiabudi et al., 2012)........................ 17 Gambar 4. Difraksi sinar-X oleh bidang atom. ................................................... 19

Gambar 5. Prinsip kerja SEM (Griffin and Riessen, 1991). ................................ 21

Gambar 6. Diagram alir proses ekstraksi silika sekam padi. ............................... 29

Gambar 7. Diagram alir proses daur ulang katode baterai ion litium.................. 30

Gambar 8. Diagram alir proses reaksi padatan dan karakterisasi. ....................... 31

Gambar 9. Difraktogram sampel Li2CoSiO4 suhu 600 oC (L=Li2CoSiO4;

O=LiCoO2; C=Co2SiO4). ................................................................... 33


O=LiCoO2; C=Co2SiO4, S= SiO2). .................................................. 34


O=LiCoO2; C=Co2SiO4; S=SiO2). ................................................... 35


O=LiCoO2; C=Co2SiO4; S=SiO2). ................................................... 36

Gambar 13. Difraktogram sampel Li2CoSiO4 disinter pada suhu yang berbeda (a)

600 oC; (b) 700

oC; (c) 800

oC; dan (d) 900

oC. ............................... 37

Gambar 14. Morfologi sampel Li2CoSiO4 disinter pada suhu 600 oC. ............... 39

xvi

Gambar 15. Morfologi dan mapping unsur pada sampel suhu 600 oC, (a)

morfologi sampel, (b) Si, (c) Co, (d) O, (e) Ni, (f) Mn, (g) Na, (h) S,

dan (i) Al. ......................................................................................... 39




dan (i) Al. ......................................................................................... 41




dan (i) Al. ......................................................................................... 43




dan (i) Al. ......................................................................................... 45

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Persentase kandungan unsur sampel Li2CoSiO4 .................................... 47

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di era perkembangan teknologi seperti saat ini, baterai menguasai pangsa pasar

elektronik karena perannya yang sangat penting dalam berbagai perangkat

elektronik. Produksi baterai ion litium di seluruh dunia hampir mencapai 2,044

miliar pada tahun 2007 (Scrosati et al., 2007) dan mencapai sekitar 4,6 miliar unit

pada tahun 2010 (Zeng et al., 2012). Produksi baterai ion litium untuk laptop

sendiri mencapai 94,4 juta (Wanger, 2011) telah dilaporkan oleh Perserikatan

Bangsa-Bangsa pada tahun 2010 (Qadir and Gulshan, 2018). Seiring dengan

meningkatnya produksi baterai ion litium tersebut mengakibatkan limbah yang

dihasilkan meningkat secara drastis. Jika tidak diolah dengan benar, material

logam di dalam limbah baterai ion litium membawa risiko seperti emisi gas

beracun sehingga dapat mencemari lingkungan (Contestabile et al., 1999; Lupi

and Pasquali, 2003; Mukherjee et al., 2012). Oleh karena itu, daur ulang limbah

baterai ion litium ini perlu dilakukan agar material logam penyusunnya dapat

dimanfaatkan kembali.

Menurut beberapa penelitian, senyawa penting yang dapat diperoleh dari proses

daur ulang limbah baterai ion litium misalnya berupa senyawa CoC2O4, Li2CO3,

MnCO3, NiCO3, Co(OH)2 (Shu-guang et al., 2012; Nayl et al., 2014; Qadir and

2

Gulshan, 2018). Produk daur ulang katode baterai ion litium dapat diperoleh

dengan menerapkan metode leaching. Metode ini dapat menghasilkan jumlah

litium lebih banyak (Martínez et al., 2018). Prinsipnya ialah dengan

mendekomposisi katode baterai ion litium bekas dengan menggunakan larutan

H2SO4 dan H2O2. Produk-produk daur ulang yang diinginkan seperti Co(OH)2 dan

Li2CO3 dapat diperoleh dengan menambahkan NaOH atau Na2CO3 serta

mengontrol pH pasta yang telah diperoleh dari proses dekomposisi (Nayl et al.,

2014).

Produk-produk daur ulang katode baterai dapat dimanfaatkan untuk

pengembangan berbagai jenis material, termasuk material katode baterai ion

litium. Salah satu jenis material katode yang banyak dikembangkan saat ini ialah

litium kobalt silikat (Li2CoSiO4). Material ini merupakan senyawa polianion

LiyMXO4 (M = logam transisi dan X = Si, P, S, B, dll) (Wu et al., 2007; Wu et al.,

2009; Gong and Yang, 2011). Secara teoritis, Li2CoSiO4 dapat menyimpan

dengan kerapatan energi sekitar 325 mAh/g dan potensial elektrode lebih tinggi.

Kapasitas energi tersebut memiliki nilai lebih besar jika dibandingkan dengan

senyawa polianion lain seperti fosfat, sulfat, maupun borat (Gong and Yang,

2011).

Silika (SiO2) merupakan salah satu senyawa penting penyusun Li2CoSiO4. Silika

dapat diperoleh dari limbah pertanian seperti sekam padi (Sembiring and Pulung,

2007). Kandungan silika yang terdapat dalam sekam padi dapat mencapai 94 %

dari abu sekam padi (Kamath and Proctor, 1998; Kalapathy et al., 2000; Daifullah

et al., 2003). Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menghasilkan silika

3

ialah metode sol-gel. Metode ini dapat menjamin kemurnian dan homogenitas

yang lebih tinggi serta ukuran partikel yang lebih kecil (Gong and Yang, 2011).

Sejauh ini, silika sekam padi dapat dimanfaatkan dalam proses pengembangan

berbagai material seperti cordierite (Sembiring et al., 2016; Sembiring et al.,

2017), forsterite (Sembiring et al., 2017), dan aluminosilikat geopolimer (Riyanto

et al., 2017). Dalam beberapa penelitian lain, silika sekam padi juga telah

dimanfaatkan dalam pembuatan material mullite (Sembiring and Simanjuntak,

2012) dan karbosil (Simanjuntak et al., 2012).

Pada penelitian yang telah dilakukan ini, berupaya memanfaatkan produk daur

ulang baterai ion litium dari katode baterai laptop Asus tipe ICR18650-22F

Samsung SDI bekas dan SiO2 yang berasal dari sekam padi. Daur ulang katode

baterai ion litium menggunakan metode leaching, sedangkan SiO2 menggunakan

metode sol-gel. Sementara itu, sampel Li2CoSiO4 disintesis dengan menggunakan

metode reaksi padatan dari silika dan produk daur ulang dengan perbandingan

massa 1:1. Sampel Li2CoSiO4 disintering pada temperatur 600, 700, 800, dan 900

oC. Secara spesifik, penelitian ini ditujukan untuk mengetahui fasa kristal dan

struktur mikro sampel.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, rumusan masalah pada

penelitian ini adalah:

1. Bagaimana pengaruh perlakuan termal terhadap fasa kristal Li2CoSiO4?

2. Bagaimana pengaruh perlakuan termal terhadap struktur mikro Li2CoSiO4?

4

3. Bagaimana kaitan antara karakteristik fasa dan struktur mikro Li2CoSiO4

akibat perlakuan termal?

C. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Sintesis silika sekam padi menggunakan metode sol-gel.

2. Daur ulang baterai ion litium menggunakan metode leaching.

3. Pembentukan Li2CoSiO4 dilakukan menggunakan metode reaksi padatan.

4. Suhu sintering yang digunakan dalam penelitian ini adalah 600, 700, 800, dan

900 oC.

5. Uji struktur Li2CoSiO4 dengan XRD dan uji morfologi dan distribusi unsur

Li2CoSiO4 dengan SEM-EDS.

D. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah yang telah diajukan, maka tujuan penelitian ini

adalah:

1. Mengetahui pengaruh perlakuan termal terhadap fasa kristal Li2CoSiO4.

2. Mengetahui pengaruh perlakuan termal terhadap struktur mikro Li2CoSiO4.

3. Mengetahui kaitan antara karakteristik fasa dan struktur mikro Li2CoSiO4

akibat perlakuan termal.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini antara lain adalah:

5

1. Memanfaatkan limbah elektronik dan limbah pertanian dari katode baterai ion

litium bekas dan silika sekam padi agar memiliki nilai jual.

2. Mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh limbah logam

baterai ion litium.

3. Sebagai alternatif pemilihan elektrode yang dapat digunakan pada baterai ion

litium khususnya untuk katode.

4. Sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan baterai

ion litium berbasis silika sekam padi.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Silika Sekam Padi

Sekam padi mengandung 40 % selulosa, 30 % lignin dan 20 % abu. Abu sekam

padi terdiri dari opaline silika yang terdapat dalam jaringan selulosa dan sedikit

karbon (Coniwanti et al., 2008). Salah satu potensi yang dapat dikembangkan

dari sekam padi adalah silika. Kandungan silika dalam sekam padi dapat

mencapai 94 % dari abu sekam padi (Kamath and Proctor, 1998; Kalapathy et al.,

2000; Daifullah et al., 2003). Sekam padi memiliki kadar silika cukup tinggi,

yaitu sekitar 16-20 % berat dari sekam padi (Sembiring and Pulung, 2007). Silika

dari sekam padi memiliki sifat amorf, memiliki ukuran sangat halus, dan sangat

reaktif. Oleh karena itu, sekam padi telah banyak dimanfaatkan dalam berbagai

pembuatan material seperti cordierite (Sembiring et al., 2016; Sembiring et al.,

2017), forsterite (Sembiring et al., 2017), dan aluminosilikat geopolimer (Riyanto

et al., 2017). Dalam beberapa penelitian lain, silika sekam padi juga telah

dimanfaatkan dalam pembuatan material mullite (Sembiring and Simanjuntak,

2012) dan karbosil (Simanjuntak et al., 2012).

Silika dapat diperoleh dari sekam padi dengan menggunakan berbagai macam

metode. Metode tersebut contohnya seperti pengabuan, leaching, dan ekstraksi

alkalis (sol-gel). Salah satu metode yang paling efektif dan mudah dilakukan

7

adalah menggunakan metode sol-gel. Metode ini memiliki sifat kelarutan silika di

dalam basa yang cukup tinggi. Ekstraksi silika sekam padi dapat dilakukan

dengan menambahkan sebanyak 50 gram sekam padi yang telah dipreparasi ke

dalam larutan NaOH 1,5 % dan dididihkan selama 30 menit di atas kompor listrik

dan selanjutnya larutan didiamkan selama 24 jam. Setelah itu, ampas sekam padi

dipisahkan dari ekstrak kemudian disaring menggunakan kertas saring untuk

memperoleh sol silika. Selanjutnya, silika sol ditetesi larutan HNO3 10% sampai

terbentuk gel. Silika gel di-aging selama 24 jam sebelum dicuci dengan air hangat

agar gel berwarna putih. Silika gel lalu dikeringkan di dalam oven pada suhu 110

oC selama 7 jam sehingga diperoleh silika padatan. Silika padatan digerus sampai

halus untuk memperoleh serbuk silika (Tristiana et al., 2017). Ditemukan bahwa

hasil silika tertinggi diperoleh dari ekstraksi menggunakan larutan KOH 5 %

dengan waktu ekstraksi 60 menit, dan pH gelasi 7,0 (Suka et al., 2008; Sembiring

et al., 2009).

1. Karakteristik Struktur Silika Sekam Padi

Pembentukan struktur silika dipengaruhi oleh perlakuan termal. Pada metode

pengabuan pembentukan struktur silika didasarkan pada pengaruh perlakuan

termal dengan suhu terkontrol. Pengontrolan pada suhu pembakaran (sintering)

berkisar antara 300-700 o

C dapat menghasilkan silika dengan fasa amorf.

Sedangkan pada suhu di atas 700 oC fasa amorf berubah menjadi fasa kristobalit

dan tridimit. Berbeda dengan menggunakan proses ekstraksi alkalis, pada metode

ini silika yang diperoleh langsung dalam bentuk padatan. Oleh karena itu,

kemurnian silika yang dihasilkan merupakan hal penting yang harus diperhatikan.

8

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Della et al. (2002) pada rentang

suhu 400-700 oC dengan waktu pembakaran 1, 3, dan 6 jam, hasilnya

menunjukkan silika dengan suhu pembakaran selama 6 jam memiliki kandungan

silika amorf paling tinggi yakni mencapai 94,95 %. Menurut penelitian Sembiring

and Pulung (2007) silika amorf dapat mengalami transformasi ke fasa kristobalit

dan tridimit dengan perlakuan suhu sintering mulai dari suhu 750 oC sampai 1050

oC. Keuntungan yang diperoleh menggunakan metode ekstraksi alkalis ini adalah

suhu yang diperlukan tidak terlalu tinggi untuk menghasilkan silika amorf dan

homogenitas bahan yang tinggi.

2. Karakteristik Struktur Mikro Silika Sekam Padi

Struktur mikro pada silika sekam padi dapat berupa morfologi permukaan dan

distribusi unsur yang terkandung di dalamnya. Dari morfologi permukaan pada

silika sekam padi dapat mengetahui ukuran dan batas butir silika yang tersebar di

atas seluruh permukaannya. Morfologi silika sekam padi ini sangat dipengaruhi

oleh perlakuan termal (Della et al., 2002).

Sembiring and Pulung (2007) telah melakukan penelitian pada silika sekam padi

dengan suhu sintering 750 oC, 900

oC, 1000

oC, dan 1100

oC. Pada suhu 750

oC

menunjukkan belum terlihat adanya batas butir (grain boundary) dengan ukuran

pori-pori yang cukup besar dan membentuk gumpalan (cluster), ini

mengindikasikan ukuran butir yang beragam dengan distribusi tidak merata di atas

permukaan sampel. Seiring dengan meningkatnya suhu sintering, ukuran butir dan

pori-pori semakin kecil serta batas butir semakin terlihat jelas. Hal ini

mengindikasikan terjadinya proses dekomposisi dan kristalisasi pada sampel.

9

B. Li2CoSiO4

Saat ini, beberapa peneliti sedang berupaya untuk mengembangkan katode baterai

ion litium yang memiliki kapasitas penyimpanan besar dengan proses sintesis

yang mudah, murah, aman, dan ramah lingkungan. Katode dengan bahan

Li2MSiO4 (M= Fe, Mn, Co, Ni) merupakan salah satu material katode yang

menjanjikan untuk dikembangkan, salah satunya adalah Li2CoSiO4. Material ini

lebih baik jika dibandingkan dengan LiMPO4 (M= Fe, Mn, Co) dan LiCoO2

karena secara prinsip, Li2CoSiO4 memiliki 2 ion litium, sehingga saat proses

charge-discharge, mobilitas ion litium menjadi dua kali lebih besar. Secara teori,

kapasitas energinya dapat dihitung mencapai 330 mAh.g−1

(Gong et al., 2008;

Zhang et al., 2012).

Beberapa logam dengan valensi 3d seperti Fe, Mn, Co, dan Ni biasanya

mempunyai keadaan oksidasi ganda, yang mana memungkinkan reaksi multi

elektron selama proses charge-discharge baterai ion litium berlangsung. Secara

teori, silikat memungkinkan logam transisi 3d untuk berubah keadaan dari

bermuatan +2 menjadi +4 sehingga membuat dua ion litium dalam setiap selnya

dapat berpindah saat proses elektrokimia terjadi sehingga konversi energi

meningkat menjadi dua kali lebih besar. Selain itu, ikatan kovalen Si-O pada

silikat jauh lebih stabil dibandingkan ikatan ion P-O pada pospat serta bahan baku

material ini relatif banyak tersedia di alam, tidak beracun, mudah disintesis, ramah

lingkungan dan aman (Chen et al. 2016; Gong et al. 2008; Thayumanasundaram

et al. 2014; Zhang et al. 2012).

10

Li2CoSiO4 adalah material polimorf yang terdiri dari struktur unit tetrahedral

dengan ikatan kovalen kuat. Banyak penelitian yang telah berhasil membuat

material katode jenis ini dengan berbagai cara seperti dengan metode

hydrothermal, padatan/solid state dan sol-gel. Sintesis Li2CoSiO4 dengan metode

hydrothermal menggunakan alat autoclave dengan parameter suhu dan waktu

tertentu. Armstrong et al. (2010) menggunakan metode hydrothermal untuk

mensintesis Li2CoSiO4 dengan menggunakan bahan awal berupa CoCl2 yang

dilarutkan dalam etilen glikol ditambahkan dengan silika dan LiOH.H2O yang

kemudian dimasukan ke dalam autoclave selama 72 jam pada suhu 150 oC. Hasil

penelitian ini didapatkan tiga bentuk polimorf dari Li2CoSiO4, yaitu berupa kristal

fasa βII, βI dan γ0. Dengan metode hydrothermal, Li et al. (2014) telah berhasil

mensintesis Li2CoSiO4 dengan menambahkan nano silika dan LiOH.H2O

kemudian secara perlahan ditambahkan larutan CoC2O4.2H2O dan dipanaskan 160

oC selama 3 hari serta dilanjutkan dengan sintering pada suhu 400, 600 dan 800

oC. Hasilnya diperoleh fasa βII Li2CoSiO4. Persamaan reaksi yang dapat terjadi

terlihat pada Reaksi (1) dan (2).

SiO2 + LiOH.H2O Li2SiO3 + H2O (1)

Li2SiO3 + CoC2O4.2H2O Li2CoSiO4 + H2O + 2CO2 + H2 (2)

Nakayama et al. (2011) menggunakan metode padatan untuk mensintesis

Li2CoSiO4 dengan variasi bahan baku pembentuknya berupa Li2CO3, LiOH.H2O,

Li2SiO3, CoO, Co3O4 dan CoC2O4⋅2H2O. Serbuk campuran disinterring selama 48

jam pada suhu 900 oC. Hasilnya diperoleh transisi fasa βII ke βI pada suhu 540

oC

dan transisi fasa βII ke γ pada suhu 950 oC. Avdeev et al. (2014) juga melakukan

11

metode padatan menggunakan bahan awal berupa Li2CO3, CoO, MnCO3 dan

SiO2. Dengan perhitungan stoikiometri, semua bahan kemudian dimasukan ke

dalam ball-mill selama 5 jam pada 350 rpm. Campuran dipanaskan pada suhu 400

°C selama 12 jam kemudian dipanaskan kembali 600 °C selama 12 jam dan

disintering selama 5 jam pada suhu 1000 oC. Hasilnya didapatkan Li2CoSiO4

dengan bentuk struktur kristal fasa βI (Pbn21).

Thayumanasundaram et al. (2014) melakukan penelitian menggunakan metode

sol-gel dengan mencampurkan LiNO3, Co(NO3)2 dan SiO2 yang telah dilarutkan

dalam asam poliakrilik serta asam sitrat sebagai pengatur pH. Gel yang terbentuk

dikeringkan pada suhu 150 oC dan dikalsinasi pada suhu 800

oC selama 10 jam.

Hasilnya didapatkan kapasitas pengisian/charge sebesar 204 mAh.g−1

. Selain itu,

Świętosławski et al. (2014) juga melakukan penelitian menggunakan metode sol-

gel dengan melarutkan litium asetat dihidrat (C2H3LiO2.2H2O) dan TEOS serta

HCl hingga terbentuk gel. Gel dikeringkan pada suhu 90 oC selama 72 jam

kemudian dikalsinasi selama 12 jam pada suhu 900 oC. Hasil penelitian ini

didapatkan dua fasa yang terbentuk yaitu fasa β-Li2CoSiO4 dan γ-Li2CoSiO4.

1. Dekomposisi Katode Baterai Ion Litium

Daur ulang limbah katode baterai ion litium telah banyak dilakukan dengan

berbagai cara. Salah satu cara yang terbukti efektif dan mudah dilakukan adalah

dengan metode pelarutan asam/acid leaching. Dengan metode ini, logam-logam

yang ada di dalam limbah baterai ion litium dapat diuraikan kembali menjadi

senyawa-senyawa maupun unsur-unsur penyusunnya. Sebagai contoh, Zhu et al.

(2012) dan Nayl et al. (2014) telah berhasil melakukan daur ulang baterai ion

12

litium dengan menggunakan asam sulfat (H2SO4) dan hidrogen peroksida (H2O2).

Kedua penelitian ini berhasil mendapatkan kembali Co, Li, Mn, dan Ni dengan

persentase perolehan kembali mencapai 90 %. Hasil yang diperoleh selanjutnya

direaksikan dengan Na2CO3 dengan parameter pH tertentu sehingga menghasilkan

berbagai senyawa baru seperti Li2CO3, CoC2O4, Co(OH)2, NiCO3 dan MnCO3

(Nayl et al., 2014; Zhu et al., 2012).

Zhu et al. (2012) dalam penelitiannya mendaur ulang limbah katode baterai ion

litium jenis LiCoO2 dari limbah baterai telepon selular. Proses daur ulang dimulai

dengan menambahkan sejumlah material aktif katode LiCoO2 dalam larutan 2M

H2SO4 dan 2 % H2O2. Perbandingan material aktif dengan pelarut yang digunakan

adalah 33 g/L serta waktu pelarutan selama 2 jam pada suhu 60 °C. Sejumlah

NaOH dan Na2CO3 ditambahkan dengan mengatur pH tertentu untuk memperoleh

senyawa Li2CO3 dengan hasil yang paling efektif. Hasil terbaik diperoleh saat pH

11 dengan persentase perolehan kembali sekitar 80 %.

Penelitian yang serupa juga dilakukan oleh Nayl et al. (2014) dengan

menggunakan campuran dari beberapa jenis limbah baterai ion litium. Campuran

limbah baterai ion litium diambil bagian anode dan katode kemudian dihancurkan

menjadi serbuk. Serbuk tersebut diuji komposisinya dan diketahui mengandung

unsur-unsur seperti Al, Mn, Cu, Ni, Co, Li, Fe, P, Ca, Ti dan beberapa bahan

lainnya. Serbuk limbah baterai ion litium sebelumnya dilarutkan dengan NH4OH

untuk menghilangkan beberapa unsur seperti Cu dan Al yang umumnya menjadi

substrat bahan katode dan anode. Serbuk limbah baterai ion litium kemudian

dilarutkan dalam larutan 2M H2SO4 dan 2 % H2O2. Penambahan NaOH dan

13

Na2CO3 hingga pH tertentu juga dilakukan untuk mendapatkan hasil presipitasi

senyawa yang berbeda-beda seperti MnCO3, NiCO3, Co(OH)2, dan Li2CO3 salah

satunya Co(OH)2 efektif dapat diperoleh setelah mengontrol pH 11 dan 12.

LiCoO2 + 1,5 H2O2 + 1,5 H2SO4→ CoSO4 + 0,5 Li2SO4 + 3H2O + O2 (3)

2Li+ + Na2CO3 → Li2CO3 + 2Na

+ (4)

Secara prinsip, untuk menguraikan katode jenis LiCoO2 cukup sulit dilakukan

karena ikatan kimia antara Co dan O2 yang sangat kuat. Salah satu cara untuk

mensiasatinya adalah dengan menambahan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai

agen pereduksi. Hal ini akan meningkatkan pelarutan kobalt oksida dari keadaan

Co3+

menjadi Co2+

sehingga mudah untuk terdekomposisi. Reaksi kimia yang

terjadi antara limbah katode baterai ion litium yang berupa LiCoO2 dengan H2O2

dan H2SO4 akan menghasilkan beberapa senyawa seperti CoSO4 dan Li2SO4.

Reaksi dari material aktif katode dengan larutan acid leaching dan agen pereduksi

ditunjukkan pada Reaksi (3) dan (4).

2. Karakteristik Struktur Li2CoSiO4

Struktur Li2CoSiO4 dapat diamati menggunakan sebuah alat yang disebut X-ray

Diffraction (XRD) dan dioperasikan pada radiasi 40 kV dan 30 mA (Gong et al.,

2007). Struktur Li2MSiO4 (M= Fe, Mn, Co, Ni) merupakan turunan dari struktur

tetragonal Li3PO4. Struktur ini tersusun dari tiga bentuk tetragonal yang berupa

LiO4, CoO4 dan SiO4 yang saling berikatan membentuk struktur kristal

Li2CoSiO4. Pusat tetragonal diisi oleh masing-masing atom Li, Co dan Si yang

mengikat 4 atom O. Struktur tetragonal yang mengikat atom O secara bersama

14

inilah yang membuat berbagai variasi bentuk sehingga menghasilkan bentuk

polimorf yang beragam. Berbagai jenis polimorf tersebut secara umum

digolongkan menjadi dua yaitu bentuk β dan γ (Lyness et al., 2007; Wu et al.,

2009; Armstrong et al., 2011; Fisher et al., 2013). Perubahan fase pada struktur

Li2CoSiO4 sangat dipengaruhi oleh perlakuan termal. Jenis β merupakan struktur

yang terbentuk pada suhu rendah sedangkan γ terbentuk pada suhu tinggi yaitu

pada suhu lebih dari 900 oC (Boulineau et al., 2010; Sirisopanaporn et al., 2010;

Girish and Shao, 2015). Transisi fase ke terjadi pada suhu sekitar 540 oC

dan transisi fase ke terjadi pada suhu sekitar 850 oC. Sementara itu, transisi

ke dapat terjadi melalui mekanisme pendinginan secara cepat dari suhu 1000

oC (Nakayama et al., 2011). Sedangkan menurut penelitian yang telah dilakukan

oleh Lyness et al., (2007) dan Armstrong et al.,(2010) transisi fase ke

terjadi pada suhu sekitar 700 oC dan transisi fase ke terjadi pada suhu sekitar

1100 oC serta melalui mekanisme pendinginan hingga pada suhu sekitar 850

oC,

dimana material tersebut didiamkan sampai suhu kamar.

Pola difraksi sinar-X dari Li2CoSiO4 dengan beberapa perlakuan termal

ditunjukkan pada Gambar 1. Pada Gambar 1 menunjukkan bahwa sampel A

dilakukan pendinginan perlahan dari suhu 900 oC dengan 0,5

oC/menit kemudian

perubahan fasa sampel ditunjukkan pada sampel B yang dilakukan pendinginan

secara cepat dari suhu 900 oC dan terdapat perubahan fasa ketika dilakukan

pendinginan secara cepat dari suhu 650 oC pada sampel C. Puncak difraksi pada

sampel B menunjukkan indeks fase monoklinik P21/n dengan parameter kisi pada

puncak 111, 031, 211, dan 231 dengan pergeseran ke arah sudut rendah pada

15

puncak 002. Sementara itu, puncak difraksi pada sampel C menunjukkan fase

ortorombik Pmn21.

Gambar 1. Pola difraksi sinar-X Li2CoSiO4, sampel A pendinginan perlahan dari

900 oC, sampel B pendinginan cepat dari 900

oC, dan sampel C

pendinginan cepat dari 650 oC (Nakayama et al., 2011).

3. Karakteristik Struktur Mikro Li2CoSiO4

Struktur mikro pada Li2CoSiO4 dapat diamati menggunakan sebuah alat yang

disebut dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) yang dioperasikan pada 15

kV. Analisis SEM dapat mengetahui struktur mikro yang meliputi morfologi dan

ukuran butir pada sampel. Berdasarkan studi yang telah dilakukan oleh Gong et

al., (2007) analisis SEM menunjukkan bahwa ukuran rata-rata partikel Li2CoSiO4

yang disintesis dengan menggunakan larutan biasa dan reaksi hidrotermal masing-

16

masing berkisar 0,5 – 1 µm dan 2 – 4 µm. Sedangkan menurut hasil studi

Thayumanasundaram et al. (2014) ukuran rata-rata partikel sebesar ~0,46 µm

yang berbentuk menyerupai bola. Struktur mikro pada Li2CoSiO4 oleh SEM

ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. SEM Li2CoSiO4 (Thayumanasundaram et al., 2014).

Gambar 2 menunjukkan hasil SEM pada sampel Li2CoSiO4 yang dikalsinasi

pada suhu 800 ˚C. Dari gambar terlihat bahwa gumpalan yang terbentuk

menyerupai bentuk bola yang memiliki batas butir yang jelas. Ukuran rata-rata

butir pada sampel tersebut adalah ~0,46 µm.

C. Metode Karakterisasi

1. X-Ray Diffraction (XRD)

Sinar-X merupakan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ)

berkisar 0,1 nm. Radiasi yang dipancarkan ini memiliki energi yang khas sesuai

17

dengan transisi elektron yang terjadi. Sinar-X dapat dihasilkan di dalam sebuah

tabung hampa udara. Caranya adalah dengan memanaskan filamen sehingga

mengeksitasikan elektron yang kemudian dipercepat dengan listrik bertegangan

tinggi sehingga elektron memiliki energi kinetik yang tinggi. Karena elektron

bermuatan negatif, maka elektron akan bergerak menuju sebuah plat logam yang

diletakkan pada bagian anoda yang bermuatan positif. Gambar 3 menunjukkan

proses pembentukan sinar-X.

Gambar 3. Proses pembentukan sinar-X (Setiabudi et al., 2012).

Berkas cahaya yang mengenai material logam bersifat polikromatik, sehingga

interaksi cahaya dengan logam akan menghasilkan dua jenis spektrum, yaitu

spektrum kontinyu dan spektrum garis. Spektrum kontinyu terjadi karena berkas

cahaya yang mengenai material tidak mengalami percepatan sehingga energi yang

dimiliki lebih kecil dari energi yang dimiliki atom pada material untuk mengikat

elektronnya. Akibatnya dihasilkan radiasi yang disebut dengan radiasi putih.

Spektrum garis terjadi karena sebagian elektron yang mengalami percepatan pada

saat terjadi tumbukan antara elektron menyebabkan elektron pada kulit bagian

dalam tereksitasi dan terpental, sehingga memiliki energi yang cukup tinggi.

Akibatnya, elektron yang berada pada orbital lebih tinggi akan mengalami transisi

18

sambil memancarkan energi dalam bentuk radiasi yang disebut dengan radiasi

sinar-X. Spektrum inilah yang disebut dengan radiasi karakteristik, karena hanya

terjadi pada energi-energi tertentu sesuai dengan energi yang dimiliki elektron

tereksitasi. Apabila elektron pada kulit K terpental kemudian terjadi de-eksitasi

dari kulit yang berdekatan (L→K) maka radiasi karakteristik yang terjadi

dinamakan Kα. Akan tetapi, jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron yang

berasal dari kulit M, maka radiasi karakteristik yang terjadi dinamakan Kβ. Jenis

transisi elektron dan atom yang memancarkan sinar-X ini menjadi identitas dari

radiasi sinar-X.

Pada saat pembentukan sinar-X, terjadi pancaran gelombang yang berasal dari

beberapa interaksi foton dengan partikel dalam sampel. Akibatnya, terdapat

beberapa gelombang yang dipancarkan. Banyaknya gelombang yang dipancarkan

ini dapat saling menguatkan (interferensi konstruktif) atau saling meniadakan

(interferensi destruktif). Interferensi konstruktif terjadi ketika terdapat beberapa

gelombang yang memiliki pola amplitudo yang sama sehingga gelombang-

gelombang tersebut bergabung membentuk satu gelombang dengan amplitudo

yang lebih besar. Sebaliknya, jika beberapa gelombang memiliki pola amplitudo

yang berbeda, maka penggabungan gelombang-gelombang tersebut akan

menghasilkan gelombang dengan amplitudo yang lebih kecil (saling meniadakan).

Difraksi hanya terjadi jika gelombang berinterferensi konstruktif (Setiabudi et al.,

2012).

Difraksi sinar-X merupakan metode analisis yang memanfaatkan interaksi antara

sinar-X dengan atom yang tersusun dalam sebuah sistem kristal. Dengan daya

tembus yang cukup besar dan panjang gelombang yang bersesuaian dengan kisi

19

kristal, sinar-X dapat digunakan untuk menganalisis struktur kristal suatu bahan

melalui peristiwa difraksi. X-Ray Diffraction (XRD) merupakan metode

karakterisasi yang memberikan informasi tentang susunan atom, molekul atau ion

dalam bentuk padat atau kristal. Analisis berdasarkan pada pengukuran transmisi

dan difraksi dari sinar-X yang dilewatkan pada sampel padat (Setiabudi et al.,

2012; Tutu et al., 2015).

Prinsip kerja XRD secara umum adalah XRD terdiri dari tiga bagian utama, yaitu

tabung sinar-X, tempat objek yang diteliti, dan detektor sinar-X. Mula-mula sinar-

X dihasilkan di tabung sinar-X yang berisi katode untuk memanaskan filamen,

sehingga menghasilkan elektron. Perbedaan tegangan menyebabkan percepatan

elektron akan menembaki objek. Ketika elektron mempunyai tingkat energi yang

tinggi dan menabrak elektron dalam objek dihasilkan pancaran sinar-X. Objek dan

detektor berputar untuk menangkap dan merekam intensitas refleksi sinar-X.

Mekanisme terjadinya difraksi sinar-X ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Difraksi sinar-X oleh bidang atom.

20

Bila seberkas sinar-X dengan panjang gelombang λ diarahkan pada permukaan

kristal dengan sudut datang θ, maka sinar tersebut akan dihamburkan oleh bidang

atom kristal dan menghasilkan puncak-puncak difraksi yang dapat diamati dengan

peralatan difraksi sinar-X. Syarat yang diperlukan agar berkas yang sejajar ketika

dihamburkan atom-atom kristal atau berinterferensi konstruktif adalah memiliki

beda jarak lintasan tepat nλ, yang mana selisih jarak antara 2 berkas sejajar 2d sin

θ, dan memenuhi persamaan Bragg, yang ditunjukkan oleh Persamaan 1.

(1)

dengan n adalah bilangan bulat dan merupakan tingkatan difraksi sinar-X, λ

adalah panjang gelombang yang dihasilkan oleh katode yang digunakan (Å), d

adalah jarak antar bidang (Å), dan θ adalah sudut difraksi sinar-X terhadap

permukaan kristal (°) (Cullity, 1978).

2. Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS)

Scanning Electron Microscopy (SEM) merupakan salah satu jenis mikroskop

elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambarkan profil

permukaan benda. SEM memiliki ketajaman fokus sehingga gambar yang

dihasilkan memiliki kualitas tinggi tiga dimensi (West, 1999). Keunggulan dari

proses pengoperasian SEM adalah berawal dari kemudahan dalam penyiapan

sampel, selain itu SEM dapat menghasilkan beragam sinyal karena adanya

interaksi antara berkas elektron dengan sampel, yang mana dari proses tersebut

menghasilkan beragam tampilan data dari permukaan lapisan. Informasi yang

akan diberikan dari hasil SEM yaitu berupa topografi, morfologi, komposisi, dan

informasi mengenai kekristalan suatu bahan (Goldstein et al., 1981).

21

Prinsip kerja SEM yaitu elektron yang berasal dari electron gun yang bersifat

monokromatik diteruskan ke anode. Pada proses ini elektron mengalami

penyearahan menuju titik fokus. Anode berfungsi membatasi pancaran elektron

yang memiliki sudut hambur terlalu besar. Berkas elektron yang telah dilewati

anode diteruskan menuju lensa magnetik, scanning coils, dan akhirnya menembak

spesimen. Sumber elektron berasal dari filamen katode ditembakkan menuju

sampel. Berkas elektron tersebut kemudian difokuskan oleh lensa magnetik

sebelum sampai pada permukaan sampel. Lensa magnetik memiliki lensa

kondensor yang berfungsi memfokuskan sinar elektron. Berkas elektron kemudian

menghasilkan Backscattered Electron (BSE) dan Secondary Electron (SE),

dimana SE akan terhubung dengan amplifier yang kemudian dihasilkan gambar

pada monitor (Reed, 1993). Secara skematis alat SEM-EDS ditunjukkan pada

Gambar 5.

Gambar 5. Prinsip kerja SEM (Griffin and Riessen, 1991).

22

Berkas elektron yang menumbuk suatu sampel tertentu, dapat berinteraksi dalam

berbagai bentuk yaitu elektron mengalami hamburan balik (BSE) dan elektron

sekunder (SE). SE berasal dari permukaan sampel dan memiliki energi yang

rendah sekitar 5 – 50 eV. Sedangkan BSE berasal dari bagian sampel yang lebih

dalam dan memberikan informasi tentang komposisi sampel karena elektron yang

lebih berat menghamburbalikkan secara lebih kuat dan tampak lebih terang pada

image yang dihasilkan. Elektron mengalami hamburan balik akibat berinteraksi

dengan inti atom di dalam sampel yang bermuatan positif. Jenis interaksi ini yang

akan dideteksi dan menjadi dasar dalam penggambaran image pada SEM.

Elektron sekunder terjadi akibat elektron bertumbukan dan mengeksitasi elektron

pada sampel keluar. Peristiwa ini biasanya disertai dengan pemancaran sinar-X

yang dapat dideteksi untuk kepentingan analisis komposisi (Setiabudi et al.,

2012).

Untuk mengenali jenis atom di permukaan yang mengandung multi atom para

peneliti lebih banyak menggunakan teknik Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)

sebagian besar alat SEM dilengkapi dengan kemampuan ini, namun tidak semua

SEM punya fitur ini. EDS dihasilkan dari karakteristik sinar-X yaitu, dengan

menembakkan sinar-X pada posisi yang diinginkan akan muncul puncak-puncak

tertentu yang mewakili suatu unsur yang terkandung. EDS juga bisa membuat

elemental mapping (pemetaan elemen) dengan memberikan warna berbeda-beda

dari masing-masing elemen permukaan bahan (Tampubolon, 2012).

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian dilakukan pada bulan November 2018 sampai bulan Februari 2019.

Tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Material FMIPA Unila,

pressing dan sintering di Laboratorium Analitik dan Instrumentasi Kimia FMIPA

Unila, analisis XRD dilakukan di Laboratorium Fisika Universitas Negeri Padang,

dan SEM-EDS dilakukan di Laboratorium Fisika LIPI.

B. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah neraca analitik, beaker glass Pyrex

USA 500 dan 1000 ml, kompor listrik, spatula, corong, gelas ukur 100 ml, labu

ukur 100 ml, pipet tetes, oven, cawan, kertas saring, aluminium foil, indikator

universal, hot plate magnetic stirrer, mortar, ayakan 250 mesh, alat press,

furnace, XRD (X’Pert Powder PANalytical PW 30/40), dan SEM-EDS (Hitachi SU-

3500). Sedangkan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sekam padi

(dari penggilingan padi di wilayah Pringsewu, Lampung), limbah katode baterai

litium laptop Asus dengan tipe ICR18650-22F Samsung SDI, natrium hidroksida

(NaOH) 99 % (Chemical Product), asam nitrat (HNO3) 68 % (Chemical Product),

amonium hidroksida (NH4OH) 25 % (Merck), hidrogen peroksida (H2O2) 50 %

24

(Chemical Product), natrium karbonat (Na2CO3) 99 % (Chemical Product), asam

sulfat 98 % (H2SO4), akuades, dan etanol teknis 96 %.

C. Prosedur Penelitian

1 Preparasi Bahan

a. Sekam Padi

Sebelum diekstraksi, sekam padi yang diperoleh dari tempat penggilingan padi

perlu dilakukan preparasi terlebih dahulu untuk menghilangkan pengotor.

Preparasi dilakukan dengan langkah sebagai berikut.

1) Merendam sekam dalam air dingin selama 1 jam.

2) Memisahkan sekam padi yang mengapung dan tenggelam, yang mengapung

dibuang, sedangkan yang tenggelam digunakan untuk proses selanjutnya.

3) Merendam kembali sekam padi menggunakan air panas selama 6 jam untuk

menghilangkan zat-zat pengotor seperti tanah, pasir, kerikil, kutu, dan

pengotor lainnya.

4) Meniriskan rendaman sekam padi setelah 6 jam dan dikeringkan di bawah

sinar matahari selama kurang lebih 2 hari.

5) Melakukan pengeringan kembali di dalam oven selama 30 menit, tujuannya

agar sekam padi kering merata.

b. Limbah Katode Baterai Ion Litium

Dalam penelitian ini menggunakan limbah baterai sebagai sumber bahan litium

dan kobalt. Dalam 1 baterai laptop terdiri atas 6 buah baterai sekunder. Proses

25

preparasi limbah katode baterai ion litium dilakukan dengan langkah sebagai

berikut.

1) Membongkar baterai untuk mengeluarkannya dari komponen luar

pembungkus.

2) Membuka baterai dengan menggunakan gerinda untuk diambil bagian

katodenya.

3) Memisahkan lembar katode dari bagain komponen lain.

4) Memotong lembar katode dengan ukuran ± 5 mm.

5) Mencuci katode yang sudah dipotong-potong dengan menggunakan air untuk

menghilangkan elektrolit.

6) Mengeringkan dengan menggunakan oven.

2 Ekstraksi Silika Sekam Padi

Ekstraksi silika sekam padi dilakukan dengan langkah sebagai berikut.

1) Memasukkan sebanyak 50 gram sekam padi yang telah dipreparasi ke dalam

larutan NaOH 5 %.

2) Memanaskan di atas kompor listrik 600 Watt selama 30 menit.

3) Menyimpan larutan sekam padi yang telah dipanaskan tadi dan didiamkan

selama 24 jam.

4) Menyaring larutan tadi menggunakan saringan teh terlebih dahulu untuk

memisahkan ampas sekam padi dengan filtratnya.

5) Menyaring filtrat menggunakan kertas saring agar kotoran-kotoran hasil

pemanasan tidak terbawa dalam filtrat.

26

6) Membuat gel dengan menambahkan larutan HNO3 10 % tetes demi tetes ke

dalam filtrat sambil diaduk.

7) Menjenuhkan (aging) gel selama semalam, kemudian mencucinya dengan

menggunakan air hangat sampai gel benar-benar bersih.

8) Mengeringkan gel menggunakan oven selama ± 3-4 jam.

9) Setelah kering, menggerus padatan silika menggunakan mortar dan alu

sampai menjadi serbuk.

3 Daur Ulang Limbah Katode Baterai Ion Litium

Daur ulang baterai ion litium dilakukan dengan proses leaching. Proses ini

mengacu pada penelitian Nayl et al., (2014). Proses leaching dilakukan dengan

langkah sebagai barikut.

1) Melarutkan scrap katode dalam larutan NH4OH 4 M untuk proses

dekomposisi dengan perbandingan liquid/solid (L/S) 15/1 pada suhu 60 °C,

kemudian difiltrasi.

2) Mengeringkan scrap pada suhu 80 °C selama 120 menit.

3) Selanjutnya melakukan proses acid leaching, melarutkan scrap hasil

dekomposisi pada larutan H2SO4 4 M dan 4 % hidrogen peroksida (H2O2),

diaduk pada suhu 70 °C selama 120 menit.

4) Menambahkan larutan NaOH 4 M ke dalam larutan scrap sampai rentang pH

7-8.

5) Menambahakan larutan Na2CO3 4 M sampai larutan memiliki rentang pH 10-

11 untuk mendapatkan campuran endapan Li2CO3 dan Co(OH)2 sambil

diaduk pada kecepatan 250 rpm selama 1 jam.

27

6) Mencuci endapan yang terbentuk menggunakan air hangat untuk

menghilangkan natrium.

7) Mengeringkan pasta pada suhu 100 °C dan menggerusnya hingga menjadi

serbuk.

8) Mendapatkan bahan Li2CO3 dan Co(OH)2 yang selanjutnya disebut sebagai

produk daur ulang.

4 Pembuatan Li2CoSiO4 dengan Metode Reaksi Padatan

Pada metode reaksi padatan ini bertujuan untuk mencampurkan serbuk silika

sekam padi dan produk daur ulang dari hasil dekomposisi. Langkah-langkah yang

dilakukan adalah sebagai berikut.

1) Mencampur dan menggerus produk daur ulang dan serbuk SiO2 dengan

perbandingan berat 1:1.

2) Mengayak serbuk dengan ayakan 250 mesh.

3) Menggerus serbuk kembali dan melarutkan dengan etanol 96 % pada suhu 60

°C selama 1 jam, lalu di oven pada suhu 70 °C sampai kering.

4) Menggerus dan melarutkan kembali sampel dengan etanol 96 % dan diaduk

selama 6 jam, dilanjutkan dengan pemanasan 60 °C selama 2 jam.

5) Mengeringkan sampel yang berbentuk pasta menggunakan oven pada suhu 70

°C.

6) Selanjutnya, sampel disintering dengan suhu 600, 700, 800 dan 900 °C

dengan kenaikan 3 °C/menit sampai suhu 350 °C dan di tahan 3 jam (proses

kalsinasi) kemudian dinaikkan kembali 3 °C/menit sampai suhu pemanasan

(600, 700, 800 dan 900 °C) dan dilakukan penahanan 12 jam kemudian

didinginkan sampai suhu ruang.

28

5 Karakterisasi

a. Karakterisasi dengan XRD

Langkah-langkah untuk melakukan uji struktur kristal dengan XRD adalah

sebagai berikut.

1) Menyiapkan sampel berupa serbuk.

2) Menempatkan sampel serbuk pada suatu plat kaca dalam difraktometer.

3) Memasukkan sampel ke dalam difraktogram untuk kemudian dilakukan

penembakan dengan sinar-X.

4) Memulai pengujian difraksi (menekan tombol start pada menu di komputer)

dimana sinar-X akan meradiasi sampel yang terpancar dari target Cu dengan

panjang gelombang 1,5606 Å.

5) Setelah pengukuran selesai, akan diperoleh data hasil difraksi dalam bentuk

soft data yang dapat disimpan dalam bentuk xrdml.

6) Selanjutnya data yang diperoleh akan diolah menggunakan software high

score plus v.3.0.5 untuk mengetahui fasa yang terbentuk dari sampel.

b. Karakterisasi dengan SEM-EDS

Langkah-langkah untuk melakukan uji struktur mikro dengan SEM-EDS adalah

sebagai berikut.

1) Menyiapkan sampel dalam bentuk pellet.

2) Sebuah pistol elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan

anode.

3) Memfokuskan elektron lensa magnetik menuju ke sampel.

4) Mengarahkan sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan

sampel oleh koil pemindai.

29

5) Ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron

baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT).

D. Diagram Alir

Diagram alir ekstraksi silika sekam padi pada penelitian ini ditunjukkan pada

Gambar 6.

Sekam Padi

Sol Silika

- Ditimbang 50 gram

- Direbus dalam larutan

NaOH 5% selama 30 menit

- Di aging selama 24 jam

- Disaring

Gel Silika

- Disaring menggunakan

kertas saring

- Distir dengan kecepatan 550

rpm sambil ditetesi larutan

HNO3 10%

Serbuk Silika

(SiO2)

- Diaging

- Dibersihkan dan dicuci dengan

air hangat

- Ditiriskan

- Dikeringkan selama ± 4 jam

pada suhu 110°C

- Digerus sampai halus

Gambar 6. Diagram alir proses ekstraksi silika sekam padi.

30

Kemudian dilanjutkan dengan proses daur ulang katode baterai ion litium yang

ditunjukkan pada Gambar 7.

Scrap katode baterai

lithium bekas ukuran

± 5 mm.

- Dilarutkan dalam larutan NH4OH 4M L/S: 15/1,

stirring pada 60 °C, 120

menit.

- Difiltrasi

- Dikeringkan pada 80 °C,

120 menit

Scrap katode baterai

hasil dekomposisi

Endapan

Li2CO3.Co(OH)2

- Dilarutkan pada H2SO4 4M

dan H2O2 4% selama 120

menit pada 70 °C. L/S: 10/1

- Ditambah NaOH 4M

sampai pH 7,5.

- Ditambah Na2CO3 2M

sampai pH 10, dan distir 1

jam.

Serbuk Li2CO3 dan

Co(OH)2

- Difiltrasi

- Dicuci dengan air panas

- Dikeringkan selama 5

jam pada suhu 100 °C

- Digerus

Gambar 7. Diagram alir proses daur ulang katode baterai ion litium.

31

Diagram alir proses reaksi padatan dan karakterisasi ditunjukkan pada Gambar 8.

Serbuk SiO2 dan

serbuk

LiCO3.Co(OH)

- Digerus

- Diayak 250 mesh

- Dilarutkan dengan etanol L/

S:10/1 stir 50-60 °C

- Dikeringkan 70 °C

- Dilarutkan kembali dalam

etanol L/S:10/1 stir 6 jam

tanpa pemanasan, 2 jam

dengan pemanasan 50-60 °C

- Dikeringkan 70 °C

Sampel PeletSampel serbuk

Data

Hasil

Dianalisis

Karakterisasi LCR

Meter

Sintering suhu 600, 700,

800 dan 900 °C

Pellet

Li2CoSiO4

Digerus

Karekterisasi

UV DRS

Serbuk

Li2CoSiO4

Dipress 5 ton

Gambar 8. Diagram alir proses reaksi padatan dan karakterisasi.

Karakterisasi

SEM-EDS

Karakterisasi

XRD

Ditekan 5000 kg

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian tentang bahan Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode

baterai ion litium dan silika sekam padi, maka diperoleh kesimpulan sebagai

berikut.

1. Berdasarkan analisis struktur sampel Li2CoSiO4 yang disinter pada suhu 600,

700, 800, dan 900 oC menunjukkan adanya puncak struktur kristal Li2CoSiO4.

Seiring dengan meningkatnya perlakuan termal, meningkatkan fasa kristal

Li2CoSiO4.

2. Hasil analisis morfologi sampel pada suhu 600 dan 700 oC menunjukkan

morfologi berupa gumpalan (agglomerated) dan tidak memiliki batas butir

yang jelas. Sebaliknya pada suhu 800 dan 900 oC morfologi sampel telah

berubah menjadi butiran yang lebih kecil dan memiliki batas butir yang jelas.

Adanya perubahan morfologi seiring dengan meningkatnya suhu sintering,

menunjukkan bahwa telah terjadinya proses kristalisasi pada sampel.

3. Hasil analisis distribusi unsur menunjukkan persentase unsur Si, Co, dan O

sebagai komponen utama penyusun senyawa Li2CoSiO4 memiliki persentase

cukup tinggi, yang juga diikuti dengan persentase unsur nikel (Ni) dan mangan

(Mn) serta terlihat cenderung konstan pada masing-masing sampel.

49

B. Saran

Pada sintesis bahan Li2CoSiO4 dari limbah katode baterai ion litium dan silika

sekam padi disarankan untuk melakukan variasi perbandingan massa antara bahan

limbah katode baterai ion litium dan silika sekam padi.

DAFTAR PUSTAKA

Armstrong, A. R., Kuganathan, N., Islam, M.S., and Bruce, P. G. 2011. Structure

and Lithium Transport Pathways in Li2FeSiO4 Cathodes for Lithium

Batteries. Journal of the American Chemical Society. 133(33). 13031–

13035.

rmstrong, . ., Lyness, C., M n trier, M., and Bruce, P. G. 2010. Structural

Polymorphism in Li2CoSiO4 Intercalation Electrodes: A Combined

Diffraction and NMR Study. Chemistry of Materials. 22(5). 1892–1900.

Avdeev, Maxim, Mohamed, Z. and Ling, C. D. 2014. Magnetic Structures of βI-

Li2CoSiO4 and γ0-Li2MnSiO4: Crystal Structure Type Vs. Magnetic

Topology. Journal of Solid State Chemistry. 0–20.

Boulineau, A., Sirisopanaporn, C., Dominko, R., Armstrong, A. R., Bruce, P. G.,

and Masquelier, C. 2010. Polymorphism and Structural Defects in

Li2FeSiO4. Dalton Transactions. 39(27). 6310–6316.

Chen, R., Luo, R., Huang, Y., Wu, F., and Li, L. 2016. Advanced High Energy

Density Secondary Batteries with Multi-Electron Reaction Materials.

Advanced Science. 1–39.

Coniwati, P., Srikandhy, R., and Apriliyanni. 2008. Pengaruh Proses Pengeringan,

Normalitas, HCl, dan Temperatur Pembakaran pada Pembuatan Silika dari

Sekam Padi. Jurnal Teknik Kimia. 15(1). 5-11.

Contestabile, M., Panero, S., and Scrosati, B. 1999. A Laboratory-scale Lithium

Battery Recycling Process. Journal of Power Sources. 83(1-2). 75–78.

Cullity, B. D. 1978. Elements of X-Ray Diffraction Second Edition. Adison-

Wesley Publishing Company Inc. United State of America.

Daifullah, A.A.M., Girgis, B.S. and Gad, H.M.H. 2003. Utilization of Agro-

Residues (Rice Husk) in Small Waste Water Treatment Plans. Material

Letters. 57. 1723–1731.

Della, V., Kuhn, I., and Hotza, D. 2002. Rice Husk Ash as an Elemente Source for

Active Silica Production. Materials Letter. 57(4). 818–821.

Devaraju, M. K., Truong, Q. D., and Honma, I. 2013. Synthesis of Li2CoSiO4

Nanoparticles and Structure Observation by Annular Bright and Dark Field

Electron Microscopy. RSC Advances. 3(43). 20633–20638.

Fisher, C. A. J., Kuganathan, N., and Islam, M. S. 2013. Defect Chemistry and

Lithium-Ion Migration in Polymorphs of the Cathode Material Li2MnSiO4.

Journal of Materials Chemistry A. 1(13). 4207–4214.

Girish, H. N. and Shao G. Q. 2015. Advances in High-Capacity Li2MSiO4 (M =

Mn, Fe, Co, Ni) Cathode Material for Lithium-Ion Batteries. RCS Advances.

00. 1–24.

Goldstein, J. I., Newberry, D. E., Echlin, P., Joy, D. C., Fiori, C., and Lifshin, E.

1981. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. A Textbook

for Biologist, Materials Scientists and Geologist, Plenum Press. New York.

Gong, Z., and Yang, Y. 2011. Recent Advances in the Research of Polyanion-

Type Cathode Materials for Li-ion Batteries. Energi & Environmental

Science. 4(9). 3223.

Gong, Z. L., Li, Y. X., He, G. N., Li, J., and Yang, Y. 2008. Nanostructured Li2

FeSiO4 Electrode Material Synthesized through Hydrothermal-Assisted Sol-

Gel Process. Electrochemical and Solid-State Letters. 11(5). 60–63.

Gong, Z. L., Li, Y.X., and Yang, Y. 2007. Synthesis and Electrochemical

Performance of Li2CoSiO4 as Cathode Material for Lithium Ion Batteries.

Journal of Power Sources. 174. 524–527.

Griffin, B. J and Riessen, V. A. 1991. Scanning Electron Microscopy Course

Note. The University of Western Australia. Nedlands.

He, G., Guerman P., and Linda F. N., 2013. Hydrothermal Synthesis and

Electrochemical Properties of Li2CoSiO4/C Nanospheres. Chemistry of

Materials. 25. 1024−1031.

Kalapathy, U., Proctor, A. and Schultz, J. 2000. A Simple Method for Production

of Pure Silica from Rice Hull Ash. Bioresource Technology. 73. 257–260.

Kamath, S.R. and Proctor, A. 1998. Silica Gel from Rice Hull Ash: Preparation

and Characterization. Cereal Chemistry. 75. 484–487.

Lupi, C., and Pasquali, M. 2003. Electrolytic Nickel Recovery from Lithium-Ion

Batteries. Minerals Engineering. 16(6). 537–542.

Lyness, C., Delobel, B., Armstrong, A. R., and Bruce, P. G. 2007. The Lithium

Intercalation Compound Li2CoSiO4 and its Behaviour as a Positive

Electrode for Lithium Batteries. Chemical Communications. (46). 4890-

4892.

Mukherjee, R., Krishnan, R., Lu, T.-M., and Koratkar, N.2012. Nanostructured

Electrodes for High-Power Lithium Ion Batteries. Nano Energy. 1(4). 518–

533.

Nakayama, N., Itoyama T., Suemoto K., Fujiwara K., Nakatsuka A., Isobe M.,

and Ueda Y. 2011. Structural Phase Transition and Microstructures of

Li2CoSiO4. Transactions of the Materials Research Society of Japan. 36(3).

437-440.

Nayl, A. A., Elkhashab, R. A., Badawy, S. M., and El-Khateeb, M. A. 2014. Acid

Leaching of Mixed Spent Li-Ion Batteries. Arabian Journal of Chemistry.

10. S3632–S3639.

Qadir, R. and Gulshan, F. 2018. Reclamation of Lithium Cobalt Oxide from

Waste Lithium Ion Batteries to Be Used as Recycled Active Cathode

Materials. Materials Sciences and Applications. 9. 142-154.

Reed, S. J. B. 1993. Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron

Microscopy in Geology. Cambridge University Press. Florida.

Riyanto, A., Sembiring, S., and Junaidi. 2017. Karakteristik Fisis Aluminosilikat

Geopolimer Berbasis Silika Sekam Padi untuk Aplikasi Fast Ionic

Conductor. Reaktor. 17(2). 96.

Scrosati, B., Krebs, A., Beck, M., and Bartels, J., 2007. An Update of the Portable

Battery Market and the Rechargeable Battery Collection in Japan.

Proceedings of 12th International Congress for Battery Recycling ICBR,

Budapest, Hungary. 20–22. 27–34.

Sembiring S., Riyanto A., Simanjuntak W., and Situmeang R., 2017. Effect of

MgO-SiO2 Ratio on the Forsterite (Mg2SiO4) Precursors Characteristics

Derived from Amorphous Rice Husk Silica. Oriental Journal of Chemistry.

33(4). 1828–1836.

Sembiring, S. and Simanjuntak, W. 2012. X-ray Diffraction Phase Analyses of

Mullite Derived from Rice Husk Silica. Makara Journal of Science. 16(2).

77-82.

Sembiring, S., and Pulung, K.K., 2007. Pengaruh Suhu Sintering terhadap

Karakteristik Termal dan Mikrostruktur Silika Sekam Padi. Jurnal Sains

MIPA. 13(3). 233 – 239.

Sembiring, S., Posman, M., and Pulung, K.K., 2009. Pengaruh Suhu Tinggi

terhadap Karakteristik Keramik Cordierite Berbasis Silika Sekam Padi.

Jurnal Fisika dan Aplikasinya. 5(1). 090107(1-4).

Sembiring, S., Riyanto, A., Simanjuntak, W., and Situmeang, R. 2017. Effect of

MgO-SiO2 Ratio on the Forsterite (Mg2SiO4) Precursors Characteristics

Derived from Amorphous Rice Husk Silica. Oriental Journal of Chemistry.

33(04). 1828–1836.

Sembiring, S., Simanjuntak, W., Situmeang, R., Riyanto, A., and Sebayang, K.

2016. Preparation of Refractory Cordierite Using Amorphous Rice Husk

Silica for Thermal Insulation Purposes. Ceramics International. 42(7).

8431–8437.

Setiabudi, A., Hardian, R., and Mudzakir, A. 2012. Karakterisasi Material;

Prinsip dan Aplikasinya dalam Penelitian Kimia. UPI Press. Bandung.

Shu-guang, Z., Wen-zhi, H., Guang-ming, L., Xu, Z., Xiao-jun, Z., and Ju-wen,

H. 2012. Recovery of Co and Li from Spent Lithium-ion Batteries by

Combination Method of Acid Leaching and Chemical Precipitation.

Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 22(9). 2274–2281.

Simanjuntak, W., Sembiring, S., and Sebayang, K. 2012. Effect of Pyrolysis

Temperatures on Composition and Electrical Conductivity of Carbosil

Prepared from Rice Husk. Indonesian Journal of Chemistry. 12(2). 119 –

125.

Sirisopanaporn, C., Boulineau, A., Hanzel, D., Dominko, R., Budic, B.,

Armstrong, A. R., Bruce, P. G., and Masquelier, C. 2010. Crystal Structure

of a New Polymorph of Li2FeSiO4. Inorganic Chemistry. 49(16). 7446–

7451.

Suka, G. I., Simanjuntak, W., Sembiring, S., and Trisnawati, E. 2008.

Karakteristik Silika Sekam Padi Dari Provinsi Lampung yang Diperoleh

dengan Metode Ekstraksi. MIPA. 47–52.

Świętosławski, M., Molenda, M., Natkański, P., Kuśtrowski, p., and Dziembaj,

R. 2014. Sol–gel Synthesis, Structural and Electrical Properties of

Li2CoSiO4 Cathode Material. Functional Materials Letters. 7(6). 10–13.

Tampubolon, N. E. 2012. Perbandingan Karakterisasi Basis Gigi Tiruan Berbahan

Resin Akrilik Polimerisasi Panas dan Resin Akrilik Swapolimerisasi

dengan Penambahan Serat Kaca. Skripsi. Universitas Sumatera Utara.

Medan.

Tristiana, A. L., Sembiring S., and Simanjuntak W. 2017. Struktur Mikro dan

Konduktivitas Listrik Keramik Kordierit dengan Penambahan Magnesium

Oksida (0, 10, 15 wt %) Berbasis Silika Sekam Padi. Jurnal Teori dan

Aplikasi Fisika. 5(1). 1-7.

Tutu, R., Subaer, and Usman. 2015. Studi Analisis Karakterisasi dan

Mikrostruktur Mineral Sedimen Sumber Air Panas Sulili Di Kabupaten

Pinrang. Jurnal Sains dan Pendidikan Fisika. 11(2). 192–201.

Wanger, T. C. 2011. The Lithium Future-Resources, Recycling, and the

Environment. Conservation Letters. 4. 202-206.

Wu S. Q., Zhu Z. Z., Yang Y. and Hou Z. F. 2009. Structural Stabilities,

Electronic Structures and Lithium Deintercalation in LixMSiO4 (M = Mn,

Fe, Co, Ni): A GGA and GGA+U study. Computational Materials

Science. 44. 1243–1251.

Wu, S. Q., Zhang, J. H., Zhu, Z. Z., and Yang, Y.2007. Structural and Electronic

Properties of the Li-Ion Battery Cathode Material LixCoSiO4. Current

Applied Physics. 7(6). 611–616.

Zeng, G.S., Deng, X.R., Luo, S.L., Luo, X.B., and Zou, J.P., 2012. A Copper-

Catalyzed Bioleaching Process for Enhancement of Cobalt Dissolution from

Spent Lithium-Ion Batteries. Journal of Hazardous Materials. 199–200.

164–169.

Zhang, Z., Chen, Z., Zhang, X., Wu, D., and Li, J. 2018. P-Doping Li2CoSiO4/C

Cathode Material: A Joint Experimental and Theoretical Study.

Electrochimica Acta. 264. 166–172.

Zhang, P., Hu, C. H. , Wu, S. Q., Zhu, Z. Z., and Yang, Y. 2012. Structural

Properties and Energetics of Li2FeSiO4 Polymorphs and Their Delithiated

Products from First-Principles. Physics Chemistry. 14. 7346–7351.

Zhu, S. G., He, W. Z., Li, G. M., Zhou, X., Zhang, X. J., and Huang, J. W. 2012.

Recovery of Co and Li from Spent Lithium-Ion Batteries by Combination

Method of Acid Leaching and Chemical Precipitation. Transactions of

Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 22(9). 2274–2281.

pengaruh suhu sintering pada fasa dan struktur …digilib.unila.ac.id/60215/3/skripsi tanpa bab...

Documents