Post on 02-Jun-2018
8/10/2019 tugas disrek revisi
1/6
Lithium Titanium Oxide (Li4Ti5O2) Sebagai Anoda Lithium Ion
Baterai Serta Proses Pembuatanya
Oleh :
Ibnu Agus Kurniawan (1206261005)
Kevin Simbolon (1206219262)
Alfiano Fuadi (1206260961 )
Awang Pemuji (1206260955)
Departemen Teknik Metalurgi dan Material FTUI
Universitas Indonesia
2014
8/10/2019 tugas disrek revisi
2/6
1.Sistem Kerja Baterai Lithium
Anoda pada Rangkaian Cell Baterai Li-Ion merupakan elektroda yang bersifat negatif, oleh
karena bersifat negatif sehingga elektroda ini menjadi tempat ion Li+
berikatan pada saat di
Setrum (charge). Lalu pada saat keadaan (Discharge) ion-ion Li+ini akan berpindah kembali
ke katoda melalui elektrolit dan juga separator. Mekanisme perpindahan kembali ion-ion Li+
inilah yang menghasilkan energi listrik sebesar sekitar 3.0-4.0 Volt
2.Kelebihan dan kekurangan Baterai Lithium
Baterai lithium memiliki beberapa kelebihan dibandingan dengan jenis baterai lainya,
diantaranya:
1. Baterai Lithium dapat menyimpan listrik 150 watt-hours dalam 1kg bacteria, dimana
bila dibandingkan dengan baterai NiMH (Nickel-metal hydride) hanya dapat
menyimpan 100 wat-hours dalam 1kg baterai, dan Baterai timbale-asam (lead-acid)
membutuhkan berat sampai 6kg untuk menyamai energy baterai lithium-ion. Hal ini
terjadi karena Lithium sangat reaktif, sehingga banyak energy yang dapat disimpan
dalam ikatan ionnya
2. Baterai Lithium hanya kehilangan 5% charge-nya setiap bulan.
3. Baterai lithium-ion dapat melewati ratusan siklus charge-discharge. Artinya bisa
dipakai berulang-ulang sampai ratusan kali diisi.
8/10/2019 tugas disrek revisi
3/6
4. Kita tidak perlu mengosongkan secara total bila hendak mengisi ulang.
Namun disamping itu, selain memiliki kelebihan, batrai ini juga memiliki beberapa
kelemahan. Diantaranya :
1. Baterai ini akan menurun kualitasnya segera setelah keluar pabrik. Setelah 2 tahun
atau 3 tahun dari tanggal pembuatan kualitas baterai akan menurun jauh, walaupun
digunakan atau disimpan.
2. Baterai ini sangat sensitive terhadap suhu tinggi. Panas dapat menyebabkan
penurunan kemampuan yang lebih cepat dari biasanya.
3. Baterial Lithium-ion harus memiliki system on-board yang khusus untuk mengatur
baterai ini.
4.
Jika baterai dalam keaadaan kosong, baterai akan rusak.
3.Material penyusun Anoda Baterai Lithium
Anoda yang sampai saat ini diteliti dan digunakan dalam aplikasi Lithium Ion Baterai
pada umumnya terbuat dari material graphite karena bersifat anodik dan juga konduktifitas
yang tinggi. Namun apabila komposisi graphite yang terdapat didalam anoda terlalu banyak,
akan memunculkan sisi keterbatasan sifatnya yang tidak mampu berjalan optimal dalam
kondisi high rates dischargekarena dapat berakibat eksplosif yang berpengaruh terhadap
faktor keamanannya. Oleh karena itu diteliti pula material lain yang memiliki beda tegangan
terhadap Li+
dan lebih aman dalam mengurangi kemungkinan untuk eksplosif yaitu material
keramik Lithium titanate (LTO). Material ini memiliki gugus Li4Ti5O12 yaitu merupakan
keramik Lithium Titanate yan memiliki sifat utama yaitu mampu mempertahankan
strukturnya untuk tidak mengalami perubahan bentuk selama terjadi insersi ion Li+. Dalam
pembuatan anoda ini, digunakan pula Gelas sebagai kandungan yg bersifat merekatkan dan
mengikat struktur keramik. Yaitu menggunakan Soda Lime Silica, dimana pemilihan
karakteristik gelas ini juga berdasarkan konduktifitasnya. Yaitu sekitar 10-11
S/cm.
Konduktifitas ini adalah konduktifitas elektronik, konduktifitas ionik bahan gelas digerakkan
oleh ion Sodium Na+yang terdapat dalam komposisi penyusun Gelas dimana Na merupakan
ion modifier.
8/10/2019 tugas disrek revisi
4/6
Gambar 2. Struktur material baterai lithium
4.Metode Pembuatan Lithium Titanium Oxide (Li4Ti5O2)
Dari beberapa material anoda yang ada, lithium titanium Oxide adalah salah satu
material yang banyak digunakan dan dilakukan penelitian. Hal itu dikarenakan LTO memilki
keunggulan dalam memperpanjang lifetime dan kemampuan charge dan discharge baterai
lithium serta memiliki kemampuan struktur yang tidak mengalami perubahan bentuk
selama terjadi insersi ion Li+. Secara umum pembuatan anoda Lithium Titanate
menggunakan bahan baku produk (Merck) Li2CO3 dan TiO2. Secara reaksi dapat dituliskan
sebagai :
2Li2CO3 + 5TiO2Li4Ti5O12+ 2CO2
Pembuatan anoda ini dilakukan menggunakan prisnsip metalurgi serbuk. Bahan baku
berupa Li2CO3 dan TiO2 kemudian diaduk dan digerus secara bersamaan sehingga akan
tercampur dengan merata. Untuk mendapatkan hasil yang optimal, biasanya bahan baku
dapat ditambahkan dengan material glass sebagai paduan dalam komposit, selain itu dapat
juga ditambahkan dengan larutan organic.
Bahan yang telah digerus, kemudian dilakukan prose kalsinasi, dengan pemanasa pada
temperature 700oC selama beberapa jam. Hal ini dilakukan untuk menurunkan kadar air
dalam bahan baku sehingga dihasilkan bahan yang benar-benar kering. Material yang telah
dikalsinasi dilakukan pengayakan dengan menggunakan ukuran mesh tertentu agar
8/10/2019 tugas disrek revisi
5/6
didapatkan material yang benar-benar halus. Untuk menjaga agar material tetap dalam
keadaan kering material harus disimpan dalam temperature 70oC atau diatas suhu ruang.
Serbuk Li2CO3dan TiO2kemudian dicampurkan dengan larutan organic. Biasanya dapat
menggunakan beberapa Janis alcohol seperti methanol secukupnya. Hal ini dikarenakanmethanol berfungsi sebagai dispersan sehingga diharapkan campuran lebih homogen.
Selanjutnya serbuk Li2CO3dan TiO2dibentuk lembaran dan dilakukan proses sintering pada
temperature sekitar 700-900oC. Sintering adalah suatu proses pengikatan partikel melalui
proses pemanasan dibawah titik lebur yang dilakukan selama proses penekanan atau
sesudah penekanan. Tekanan yang diberikan selama proses ini adalah 70 kg/cm2. Setelah
sintering akan dihasilkan anoda yang siap digunakan untuk baterai lithium.
Untuk meningkatkan kemampuan anoda, dapat dilakukan dengan penambahan
beberapa material paduan. Beberapa paduan yang dapat ditambahkan antara lain silica,tepung tapioca, dll. Penambahan beberapa material tersebut dilakukan melalui proses yang
berbeda namun dengan tujuan untuk meningkatkan performa dari anoda lithium titanate.
8/10/2019 tugas disrek revisi
6/6
Referensi
1. www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download/file/fid/583
2. http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-
titanate-batteries-explained/
http://www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download/file/fid/583http://www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download/file/fid/583http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.brighthubengineering.com/power-generation-distribution/104498-lithium-titanate-batteries-explained/http://www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download/file/fid/583