i

COVER

ANALISIS GUGUS FUNGSI DAN SIFAT TERMAL BAHAN Li2CoSiO4

YANG DISINTESIS DARI LIMBAH KATODE BATERAI ION LITIUM

DAN SILIKA SEKAM PADI

(Skripsi)

Oleh

MEGAWATI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

i

ABSTRAK

ANALISIS GUGUS FUNGSI DAN SIFAT TERMAL BAHAN Li2CoSiO4

YANG DISINTESIS DARI LIMBAH KATODE BATERAI ION LITIUM

DAN SILIKA SEKAM PADI

Oleh

MEGAWATI

Studi ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu sintering terhadap gugus

fungsi dan sifat termal bahan Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode baterai

ion litium (BIL) dan silika sekam padi. Dekomposisi limbah katode BIL dilakukan

dengan metode pelarutan asam/acid leaching dengan menambahkan Na2CO3

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

Ekstraksi silika sekam padi dilakukan dengan metode sol-gel. Sintesis Li2CoSiO4

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

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

fungsi dikarakterisasi mengunakan Fourier Transform Infrared (FTIR) sedangkan

sifat termal diuji menggunakan Thermo Gravimetric Analysis-Differntial Thermal

Analysis (TGA-DTA). Hasil spektrum FTIR menunjukkan adanya puncak serapan

yang mengindikasikan gugus fungsi dari Co-O, Li-O, Si-O-Si, Si-O-Co, Li-O-Si

dan Li-O-Co. Intensitas puncak serapan mengalami peningkatan seiring suhu

sintering yang semakin tinggi mengindikasikan struktur Li2CoSiO4 semakin

terbentuk. Hasil TGA-DTA menunjukkan adanya penyusutan massa pada suhu 30-

400 oC yang berkaitan dengan penguapan air dan dekomposisi gugus karboksil serta

penyusutan massa yang signifikan pada suhu 850-1300 oC yang berkaitan dengan

kristalisasi struktur fasa γ-Li2CoSiO4. Struktur fasa γ-Li2CoSiO4 terbentuk pada

suhu yang lebih rendah seiring meningkatnya suhu sintering. Sampel dengan

sintering suhu 900 oC terbentuk fasa γ-Li2CoSiO4 pada suhu 1000 oC.

Kata kunci: limbah baterai, sekam padi, katode Li2CoSiO4

ii

ABSTRACT

ANALYSIS FUNCTIONAL GROUPS AND THERMAL PROPERTIES OF

MATERIAL Li2CoSiO4 SYNTHESIZED FROM LITHIUM ION BATTERY

CATHODE WASTE AND RICE HUSK SILICA

By

MEGAWATI

This study aims to investigate the effect of sintering temperature on the functional

groups and thermal properties of Li2CoSiO4 synthesized from lithium ion battery

(LIB) cathode waste and rice husk silica. The decomposition of LIB cathode waste

were synthesized by using acid leaching method by adding Na2CO3 until pH 11 to

obtain Li2CO3 and Co(OH)2 compounds. Extraction of silica from rice husk were

synthesized by using sol-gel method. Li2CoSiO4 were synthesized by using solid

state reaction with ratio 1:1 (weight %) and sintered variation temperature at 600,

700, 800 and 900 oC for 12 hours. The functional groups were investigated using

Fourier Transform Infrared (FTIR) and thermal properties using Thermo

Gravimetric Analysis-Differential Thermal Analysis (TGA-DTA). The FTIR

spectrum results exhibited absorption peaks which indicated the presence functional

groups of Co-O, Li-O, Si-O-Si, Si-O-Co, Li-O-Si and Li-O-Co. The intensity

increase with increasing sintering temperature indicated further structures

Li2CoSiO4 has been formed. The TGA-DTA data exhibited weight loss at

temperature range 30-400 oC due water evaporation and carbon decomposition

meanwhile weight loss at temperature range 850-1300 oC due crystallization

structure phase γ-Li2CoSiO4. The structure phase γ-Li2CoSiO4 formed in lower

temperature with the increasing sintering temperature. The sample with sintering

900 oC was formed phase γ-Li2CoSiO4 at 1000 oC.

Key words: waste battery, rice husk, Li2CoSiO4 cathode

iii

HALAMAN JUDU L

ANALISIS GUGUS FUNGSI DAN SIFAT TERMAL BAHAN Li2CoSiO4 YANG

DISINTESIS DARI LIMBAH KATODE BATERAI ION LITIUM DAN SILIKA

SEKAM PADI

Oleh

MEGAWATI

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

Megawati, lahir di Sumbersari, Kota Metro pada 15 Februari

1996. Ia merupakan anak pertama dari dua bersaudara pasangan

Jimin (Alm) dan Safro’ah. Masa kecilnya dihabiskan di

Bratasena Mandiri, Tulang Bawang bersama orang tua hingga

tahun 2007 pindah ke Kota Metro. Penulis yang sering disapa

dengan “Mega” ini pernah menempuh pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 8

Metro Selatan dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2011, ia lulus pendidikan

menengahnya di SMP Negeri 3 Metro. Setelah itu ia melanjutkan kembali masa

pendidikannya di SMA Negeri 1 Metro. Selama menempuh pendidikan menengah

atas, penulis juga aktif dalam kegiatan Palang Merah Remaja SMAN 1 Metro (PMR

Smansa Komet) dan Rohani Islam SMAN 1 Metro (Rismansa).

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, ia juga

aktif melakukan kegiatan di beberapa organisasi seperti Himpunan Mahasiswa

Fisika (Himafi) FMIPA Unila, Rohani Islam (ROIS) FMIPA Unila dan Badan

Eksekutif Mahasiswa (BEM) FMIPA Unila. Ia juga pernah menjadi bagian panitia

penyelenggaran Pemilihan Raya (Pemira) Unila tahun 2016. Dalam bidang

penelitian, pada tahun 2017 ia sempat menempuh Praktik Kerja Lapangan (PKL) di

viii

Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) Lampung Tengah. Pengalaman menulis

ilmiahnya salah satunya digunakan dalam penulisan laporan PKL tentang

“Pengaruh Kecepatan Ulir pada Ekstruder Ulir Ganda (Extruder Twin Screw)

terhadap Kelarutan, Daya Kembang, dan Kekentalan Beras Jagung Hasil Proses

Ekstrusi”. Selain itu, penulis juga sempat serta beberapa kali menuliskan proposal

Karya Ilmiah Mahasiswa (PKM).

ix

PERSEMBAHAN

Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT dan kesungguhan hati, buah

karya ini penulis persembahkan kepada orang tua yaitu Bapak Jimin (Alm)

dan Ibu Safro’ah atas rasa tanggung jawab sebagai anak yang berkewajiban

menuntaskan amanah mereka.

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

sebagai tanggung jawab sebagai seseorang yang ingin memperjuangkan

salah satu mimpinya.

x

MOTTO

xi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan atas karunia dan kesempatan yang Allah SWT berikan

hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Gugus

Fungsi dan Sifat Termal Bahan Li2CoSiO4 yang Disintesis dari Limbah

Katode Baterai Ion Litium dan Silika Sekam Padi”. Penelitian ini secara umum

ditujukan untuk memanfaatkan limbah baterai dan sekam padi sebagai bahan baku

pembuatan katode Li2CoSiO4 yang ramah lingkungan, 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 mengembangkan

riset selanjutnya yang lebih baik.

Bandar lampung, 28 Januari 2019

Megawati

xii

SANWACANA

Puji syukur penulis ucapkan atas karunia dan kesempatan yang Allah SWT berikan

hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Gugus

Fungsi dan Sifat Termal Bahan Li2CoSiO4 yang Disintesis dari Limbah

Katode Baterai Ion Litium dan Silika Sekam Padi”. 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. Pembimbing Penelitian kami, Prof. Simon Sembiring, Ph.D. dan Agus

Riyanto, S.Si., M.Si. atas segala ilmu, saran dan bimbingannya selama

melakukan penelitian dan penulisan skripsi.

2. Penguji Penelitian kami, Prof. Posman Manurung, Ph.D atas masukan yang

membangun sehingga penelitian dan penulisan skripsi ini menjadi lebih baik.

3. Kepala Jurusan Fisika FMIPA Unila, Arif Surtono, M.Si., M.Eng. atas segala

ilmu dan bantuanya untuk menyelesaikan segala keperluan administrasi

selama perkuliahan.

4. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Unila, Prof. Warsito, S.Si.,

DEA., Ph.D atas segala ilmu dan bantuanya untuk menyelesaikan segala

keperluan administrasi selama perkuliahan.

xiii

5. Rekan penelitian kami, Ni’matil Mabarroh, Citra Widyastuti dan Muhammad

Tia Rangga atas kerja samanya selama melaksanakan penelitian ini.

6. Keluarga khusunya Ibu dan sanak saudara atas dukungan morilnya serta

kesabarannya menanti terselesaikannya masa kuliah penulis selama

penelitian dan penulisan skripsi ini.

7. Rekan sepejuangan 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 dan BEM FMIPA Unila atas ilmunya

selama membersamai 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, 28 Januari 2019

Megawati

xiv

DAFTAR ISI

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

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

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

HALAMAN PESETUJUAN ............................................................................... iv

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

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

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

PERSEMBAHAN ................................................................................................. ix

MOTTO ................................................................................................................. x

KATA PENGANTAR .......................................................................................... xi

SANWACANA .................................................................................................... xii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvi

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

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

1.5 Batasan Masalah ....................................................................................... 4

xv

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Baterai Ion Litium .................................................................................... 6

2.2 Li2CoSiO4 ................................................................................................. 7

2.3 Daur Ulang Limbah Baterai ................................................................... 10

2.4 Silika dari Sekam Padi ........................................................................... 16

2.5 Metode Reaksi Padatan .......................................................................... 17

2.6 Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR ..................................................... 18

2.7 Analisis Sifat Termal dengan TGA-DTA .............................................. 20

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tanggal Penelitian ............................................................... 22

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................... 22

3.3 Prosedur Penelitian ................................................................................. 23

3.4 Identifikasi Gugus Fungsi Bahan Li2CoSiO4 ......................................... 25

3.5 Identifikasi Sifat Termal Bahan Li2CoSiO4 ........................................... 25

3.6 Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 26

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengantar ................................................................................................ 27

4.2 Karakterisasi dan Uji .............................................................................. 27

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 46

5.2 Saran ....................................................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1. Diagram alir peneitian. ................................................................... 26

Gambar 4.1. Spektrum FTIR silika sekam padi (a) dan limbah BIL (b) ............. 28

Gambar 4.2. Spektrum FTIR Li2CoSiO4 sintering 600 oC (a), 700 oC (b), 800 oC

(c), 900 oC (d) ........................................................................................................ 31

Gambar 4.3. Difraktogram sampel Li2CoSiO4 sintering 600 oC. ........................ 37

Gambar 4.4. Grafik TGA Li2CoSiO4 tanpa sintering (a), sintering suhu 600 oC

(b), 700 oC (c), 800 oC (d) dan 900 oC (d)............................................................. 39

Gambar 4.5. Grafik DTA Li2CoSiO4 tanpa sintering (a), sintering suhu 600 oC

(b), 700 oC (c), 800 oC (d) dan 900 oC (d)............................................................. 39

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi BIL jenis litium oksida logam .......................................... 11

Tabel 2.2. Komposisi dalam limbah BIL ............................................................. 12

Tabel 4.1. Berbagai puncak serapan yang terdeteksi. .......................................... 32

Tabel 4.2. Jumlah penyusutan massa Li2CoSiO4. ................................................. 42

1 I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Baterai ion litium (BIL) saat ini banyak dikembangkan karena manfaat

penggunaanya pada berbagai kebutuhan. BIL digunakan sebagai penyimpan energi

pada alat elektronik seperti laptop, telepon selular, kamera, alat elektronik portabel

hingga kendaraan mobil listrik (Bian et al., 2016; Li et al., 2014; Nayaka et al.,

2015; Sun et al., 2015; Zhu et al., 2014). Kebutuhan penyimpan energi setiap

tahunnya semakin meningkat sehingga jumlah produksi BIL juga semakin banyak.

Karena kebutuhan yang terus meningkat, pada tahun 2017 diperkirakan terjadi

peningkatan jumlah produksi BIL hingga 200% (Lorente et al., 2015).

BIL tersusun dari katode, anode, separator dan elektrolit. Katode menjadi salah satu

komponen terpenting dalam proses penyimpanan energi karena kemampuan BIL

dalam menyimpan energi tergantung pada mobilitas ion litium yang terdapat dalam

katode. Berbagai penelitian telah banyak dilakukan untuk mendapatkan katode

yang memiliki performa yang baik, seperti densitas energi tinggi, kapasitas

penyimpanan besar, stabilitas termal tinggi dan masa hidup lama (Devaraju et al.,

2013; Doeff, 2013; Horiba, 2014).

Katode yang saat ini banyak dikembangkan adalah material berbasis lithium metal

silicate/Li2MSiO4 (M = Fe, Mn, Co, Ni), salah satunya ialah Li2CoSiO4. Jika

2

dibandingkan dengan jenis material katode lain seperti LiMPO4 (M = Fe, Mn, Co)

dan LiCoO2, material ini memiliki kapasitas energi dan stabilitas termal yang lebih

baik, masa hidup lebih lama, tidak beracun, serta mudah dan murah dalam proses

sintesisnya (Muraliganth et al., 2010; Gao et al., 2014; Zhu et al., 2014; Sun et al.,

2015). Namun, kendala dalam pengembangan material katode jenis ini adalah

ketersediaan bahan baku penyusunnya seperti Li dan Co. Untuk mendapatkan unsur

Li memerlukan proses yang panjang sehingga harganya relatif mahal (Wang et al.,

2011; Tran and Luong, 2015).

Upaya untuk mengatasi sulitnya mendapatkan bahan baku pembentuk katode telah

banyak dilakukan, salah satunya dengan mendaur ulang limbah katode. Akhir-akhir

ini, telah banyak penelitian dan pengembangan tentang daur ulang limbah katode

BIL sebagai upaya memanfaatkan kembali senyawa-senyawa pembentuk BIL.

Daur ulang katode BIL dapat dilakuakan dengan berbagai metode seperti

penguraian/dissolution, hydrometallurgy dan pelarutan asam/acid leaching. Salah

satu cara daur ulang katode BIL yang banyak dilakukan karena prosesnya yang

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

logam pembentuk katode BIL seperti Co dan Li dapat didekomposisi dan diambil

kembali. Hasil dekomposisi yang diperoleh dari daur ulang katode BIL dapat

mencapai sekitar 90 % (Zhu et al., 2012; Nayl et al., 2014; Ordoñez et al., 2016).

Selain itu, untuk mensintesis material katode Li2CoSiO4 membutuhkan bahan

material silika. Silika (SiO2) banyak terkandung dalam bahan organik salah satunya

sekam padi. Sekam padi sebagai limbah panen padi masih sangat kurang

pemanfaatannya, padahal kandungan silika dalam abu sekam padi mencapai 90%

3

(Sembiring and Simanjuntak 2015; Todkar, et al., 2016). Silika dapat diekstrak dari

sekam padi dengan berbagai metode, salah satunya metode ekstraksi alkalis.

Dengan metode ini, silika dapat diperoleh dengan tingkat kemurnian mencapai 90%

(Kalapathy et al. 2000; Simanjuntak et al. 2016; Suka et al. 2008).

Dari pemaparan di atas, maka penelitian ini ditujukan untuk memanfaatkan limbah

BIL dan sekam padi sebagai bahan baku pembuatan bahan katode Li2CoSiO4.

Secara khusus, penelitian ditujukan untuk mempelajari efek suhu sintering terhadap

gugus fungsi dan sifat termal bahan. Sintesis material ini menggunakan produk

hasil dekomposisi limbah katode BIL dan silika sekam padi. Proses dekomposisi

untuk mendapatkan senyawa Li2CO3 dan Co(OH)2 dari limbah katode BIL

dilakukan secara simultan dengan menggunakan metode acid leaching, sedangkan

ekstraksi silika dari sekam padi menggunakan metode ekstraksi alkalis. Sintesis

material katode ini menggunakan metode padatan/solid state. Sampel selanjutnya

disintering dengan variasi suhu 600, 700, 800, dan 900 oC dan dikarakterisasi

menggunakan Fourier Transform Infrared/FTIR pada rentang bilangan gelombang

300-4000 cm-1 untuk mengetahui ikatan kimia serta Thermogravimetric Analysis-

Differntial Thermal Analysis TGA-DTA pada rentang suhu 30 oC sampai 1300 oC

untuk mengetahui sifat termal bahan dan perubahan fasa.

1.2 Rumusan Masalah

Dari beberapa uraian diatas, maka permasalahan yang akan dikaji dalam penelitian

ini adalah:

1. Bagaimana pengaruh perlakuan termal terhadap gugus fungsi bahan

Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode BIL dan sekam padi.

4

2. Bagaimana pengaruh perlakuan termal terhadap sifat termal bahan

Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode BIL dan sekam padi.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitin ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh perlakuan termal terhadap gugus fungsi bahan

Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode BIL dan sekam padi.

2. Bagaimana pengaruh perlakuan termal terhadap sifat termal bahan Li2CoSiO4

yang disintesis dari limbah katode BIL dan sekam padi.

1.4 Manfaat Penelitian

Secara umum, penelitian ini bermanfaat untuk menghasilkan material katode

Li2CoSiO4 yang mempunyai sifat termal yang baik sebagai bahan utama katode

BIL. Secara khusus, penggunaan bahan baku dari limbah katode BIL dan sekam

padi sebagai upaya untuk memanfaatkan limbah dan mencegah pencemaran

lingkungan. Bahan baku dari limbah ditujukan untuk meningkatkan nilai tambah

sebuah katode yang ramah lingkungan, aman dan murah dengan performa yang

baik serta bernilai ekonomi tinggi. Selain itu, hasil penelitian ini dapat digunakan

sebagai referensi bagi pengembangan katode berbasis bahan alam dan limbah.

1.5 Batasan Masalah

Berbagai penelitian tentang bahan Li2CoSiO4 telah banyak dilakukan sebelumnya,

maka batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Sintesis bahan Li2CoSiO4 dilakukan dengan metode padatan.

2. Variabel suhu yang digunakan dalam sintering bahan Li2CoSiO4 adalah 600,

700, 800, dan 900 oC.

5

3. Limbah baterai yang digunakan dalam proses dekomposisi limbah katode

BIL menggunakan baterai laptop merek Asus dengan tipe baterai ICR18650-

22F Samsung SDI yang katodenya mengandung bahan litium oksida

logam/lithium metal oxcide (kobalt, nikel, magnesium) (Mike, 2017).

6

2 II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Baterai Ion Litium

Baterai Ion Litium (BIL) pertama kali dikembangkan oleh Sony, sebuah perusahaan

elektronik asal Jepang pada tahun 1990. Hingga saat ini BIL menjadi alat

penyimpan energi yang banyak digunakan pada laptop, telepon selular, kamera, alat

elektronik portabel dan kendaraan mobil listrik. BIL lebih unggul dari jenis baterai

isi ulang lainya karena mempunyai tegangan yang besar, rapat energi tinggi, waktu

hidup lama dan material pembentuknya yang tidak beracun serta ramah lingkungan

(Panjaitan et al., 2012; Wang et al., 2012; Xu et al., 2012; Horiba, 2014; Zhang et

al., 2015).

Dalam satu sel BIL terdiri dari katode, anode, larutan elektrolit dan separator. Saat

pengisian ulang/charge, elektron (e-) dari catu daya serta ion litium (Li+) pada

katode bergerak kearah anode melalui larutan elektrolit. Anode akan menjadi pusat

ion negatif dan menerima ion positif. Sebaliknya, saat penggunaan/discharge,

elektron (e-) dari alat elektronik dan ion litium (Li+) yang berada di anode bergerak

kearah katode melalui larutan elektrolit. Katode akan menjadi pusat ion positif dan

menerima ion negatif. Reaksi saat proses berpindahnya kation dan anion ini

selanjutnya dikonversi menjadi energi listrik. Oleh sebab itu, kemampuan ion litium

berpindah dari katode ke anode maupun sebaliknya sangat mempengaruhi performa

7

BIL dalam menyimpan energi (Doeff, 2013; Horiba, 2014; Leonardo et al., 2015;

Mcdowall, 2010; Waluyo et al., 2014).

2.2 Li2CoSiO4

2.2.1 Katode BIL dari Li2CoSiO4

Dewasa ini, banyak peneliti tengah berupaya untuk mengembangkan katode BIL

yang mempunyai 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 BIL 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).

8

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) mengunakan metode hydrothermal untuk mensintesis Li2CoSiO4

dengan menggunakan bahan awal berupa CoCl2 yang dilarutkan dalam etilen glikol

ditambahakan 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 dipanasakan 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

metode padatan menggunakan bahan awal berupa Li2CO3, CoO, MnCO3 dan SiO2.

9

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.

2.2.2 Struktur Li2CoSiO4

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 inilah yang membuat

berbagai variasi bentuk sehingga menghasilkan bentuk polimorf yang beragam.

Berbagai jenis polimorf tersebut secara umum digolongkan menjadi dua yaitu

10

bentuk β dan γ (Lyness et al., 2007; Wu et al., 2009; Armstrong et al., 2011; Fisher

et al., 2013). 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).

2.3 Daur Ulang Limbah Baterai

Lebih dari 70 % sumber litium yang digunakan di dunia berasal dari daerah di

Pegunungan Andes yang meliputi kawasan tiga negara yaitu Argentina, Chili dan

Bolivia. Litium banyak digunakan dalam berbagai kebutuhan, seperti bahan

campuran senyawa litium, pembuatan gelas, keramik serta merupakan material

utama penyusun katode BIL. Litium diperoleh dengan proses ekstraksi dari batuan

keras. Proses ekstraksi litium memerlukan proses yang cukup panjang. Selain itu,

kebutuhan yang tinggi serta ketersediaan yang terbatas membuat harga litium relatif

mahal (Wang et al., 2011; Tran and Luong, 2015).

Upaya dalam menyiasati akan kebutuhan litium yang terbatas telah banyak

dilakukan salah satunya adalah mendaur ulang limbah BIL. Limbah BIL merupakan

baterai yang sudah tidak dapat digunakan kembali dalam menyimpan energi karena

ion litium yang terkandung dalam baterai tidak mampu lagi berdifusi saat proses

pengisian/charge dan penggunaan/discharge baterai. Ion litium yang merupakan

kunci utama dalam penyiampanan baterai akan mengalami penurunan kemampuan

berdifusi seiring penggunaan baterai hingga rentang waktu tertentu karenanya BIL

memiliki masa hidup yang tergantung pada kemampuan ion litium untuk berdifusi.

Meskipun ion litium sudah tidak dapat berdifusi namun senyawa-senyawa

penyusun BIL yang umumnya berupa logam berat masih terkandung di dalam

11

limbah BIL dan akan sangat berbahaya jika logam berat tersebut kontak dengan

lingkungan. Upaya daur ulang limbah BIL dimaksudkan untuk memanfaatkan

unsur-unsur dan senyawa penyusun BIL yang masih bisa digunakan serta mencegah

pencemaran lingkungan (Mcdowall, 2010; Zhu et al., 2012).

BIL tersusun dari bahan logam, kimia organik dan plastik. Di dalam BIL

terkandungan beberapa komposisi bahan seperti logam Co sekitar 5-20%,

kandungan Ni sekitar 5-10%, sedangkan kandungan Li sekitar 5-7%, bahan kimia

organik 15% dan plastik 7% (Ordoñez et al., 2016). Tabel 2.1 menampilkan

beberapa kandungan yang terdapat di dalam salah satu BIL jenis litium oksida

logam (kobalt, nikel, mangnesium) produksi Samsung SDI tipe ICR18650-26C.

Jenis produksi baterai ini telah banyak digunakan sebagai penyimpan energi pada

berbagai alat elektronik seperti gawai dan laptop (Mike, 2017).

Tabel 2.1. Komposisi BIL jenis litium oksida logam (Mike, 2017).

Kandungan Kimia Kandungan (%)

Kobal oksida < 30

Magnesium dioksida < 30

Nikel oksida < 30

Karbon < 30

Elektrolit < 20

Polyvinylidene fluoride (PVdF) < 10

Lembaran Al 2-10

Lembaran Co 2-10

Al dan material inert lainnya 5-10

Meskipun limbah BIL tidak mampu lagi dalam menyimpan energi namun senyawa-

senyawa penyusun BIL masih tetap berada di dalam BIL. Ekberg and Petranikova

(2015) melaporkan bahwa kandungan yang terdapat dalam beberapa jenis limbah

BIL masih terdapat logam-logam penting penyusun BIL seperti Li, Co, Mn dan Ni

12

sehingga dimungkinkan untuk diperoleh kembali. Dalam penelitianya juga

menginformasikan bahwa pada limbah BIL masih terdapat material katoda yang

cukup signifikan untuk didaur ulang. Beberapa komposisi yang terdapat pada

limbah BIL telah disajikan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Komposisi dalam limbah BIL (Ekberg and Petranikova, 2015).

Komponen Limbah

BIL 1 (%)

Limbah

BIL 2 (%)

Limbah

BIL 3 (%)

Material anode 39,1 16 -

Material katode 17,8 27,5 -

Separator 2,5 - 5,2

Elektrolit 1,2 3,5 4,7

Pembungkus 34,3 24,5 10,5

Lembaran Cu - - 8,9

Lembaran Al - - 6,1

Serbuk hitam/black mass - - 39,1

Beberapa proses daur ulang limbah LIB telah banyak dilakukan salah satunya oleh

Zhu et al. (2012) yang berhasil melakukan daur ulang limbah BIL dengan metode

pelarutan asam/acid leaching menggunakan agen pelarut berupa H2SO4 dan H2O2.

Hasilnya diperoleh kembali logam Li dengan persentase perolehan kembali 87,5 %

dan Co 96,3 %. Dalam penelitian lain, Nayl et al. (2014) masih dengan

menggunakan metode pelarutan asam/acid leaching menggunakan agen pelarut

berupa H2SO4 dan H2O2 berhasil mendekomposisi katode BIL dan diperoleh

kembali logam Li, Co, Ni, dan Mn dengan persentase perolehan kembali mencapai

80 %. Proses daur ulang limbah BIL tidak hanya mampu memperoleh kembali

logam-logam penyusun BIL namun hasil daur ulang dapat dipresipitasi menjadi

senyawa-senyawa baru seperti Li2CO3 dan CoC2O4 (Nayl et al., 2014; Zhu et al.,

2012; Yamaji et al., 2011).

13

2.3.1 Metode Daur Ulang BIL

Metode untuk mendaur ulang BIL secara umum dibagi menjadi dua proses, yaitu

secara fisika dan kimia. Secara fisika diantaranya yaitu pemisahan secara mekanik,

perlakuan panas, kimia-mekanik, dan penguraian. Sedangkan secara kimia berupa

metode dengan pelarutan asam/acid leaching, bioleaching, ekstraksi terlarut,

presipitasi kimia, dan elektrokimia (Ekberg and Petranikova, 2015; Ordoñez et al.,

2016)

2.3.1.1 Proses Secara Fisika

Daur ulang limbah BIL secara fisika sangat diperlukan dalam proses awal, yaitu

untuk memisahkan bagian-bagian penyusun BIL. Proses pemisahan secara mekanik

biasanya digunakan untuk tahap persiapan awal sebelum limbah BIL didaur ulang,

seperti memisahkan pembungkus limbah BIL dari komponen katode dan anode (Li

et al., 2010). Untuk memisahkan zat aditif dan adesif tak terlarut, limbah LIB

biasanya akan dipanaskan dalam furnace dengan suhu 100-150 oC. Proses kimia-

mekanik umumnya berupa proses penggilingan untuk membuat material limbah

BIL menjadi serbuk dan sehingga selanjutnya dapat digunakan untuk proses daur

ulang secara kimia (Ordoñez et al., 2016).

2.3.1.2 Proses Secara Kimia

Proses daur ulang BIL secara kimia secara umum dikenal dengan istilah metode

hidrometalurgi/hydrometallurgical method. Metode ini meliputi serangkaian proses

seperti acid leaching, ekstraksi pelarut, presipitasi kimia, bioproses, dan proses

elektrokimia. Acid leaching adalah proses pelarutan suatu material padat dengan

menggunakan larutan asam. Dalam proses acid leacing, terjadi proses pengadukan

14

disertai pemanasan yang menyebabkan fasa padatan akan berdifusi ke fasa larutan

sehingga terjadi pemisahan komponen utama dari material tersebut. Larutan acid

leaching dapat berupa campuran larutan asam sulfat dan hidrogen peroksida

sebagai agen pereduksi. Kedua larutan ini berhasil digunakan sebagai agen pelarut

untuk memperoleh kembali Co dan Li dengan persentase perolehan kembali

mencapai 90 % (Li et al., 2010; Ordoñez et al., 2016). Produk acid leaching

selanjutnya dapat dipresipitasi yaitu proses mengendapkan untuk mendapatkan

suatu senyawa tertentu. Beberapa hasil presipitasi hasil daur ulang LIB yaitu

CoC2O4, Co(OH)2 dan Li2CO3 (Nayl et al., 2014; Zhu et al., 2012).

2.3.2 Dekomposisi Katode BIL

Daur ulang limbah katode BIL 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 BIL 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 BIL 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 BIL jenis

LiCoO2 dari limbah baterai telepon selular. Proses daur ulang dimulai dengan

15

menambahkan sejumlah material aktif katode LiCoO2 dalam larutan 2 M 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 BIL. Campuran limbah BIL 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 BIL sebelumnya

dilarutkan dengan NH4OH untuk menghilangkan beberapa unsur seperti Cu dan Al

yang umumnya menjadi substrat bahan katode dan anode. Serbuk limbah BIL

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

dan Na2CO3 hingga pH tertentu juga dilakuakan 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

16

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 BIL 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).

2.4 Silika dari Sekam Padi

Silika merupakan salah satu material yang banyak digunakan dalam kehidupan

manusia, seperti bahan pembuatan keramik, komposit, bidang medis hingga

industri mobil dan elektronik (Fadhlulloh et al., 2014). Pemanfaatan silika yang

begitu luas tidak terlepas dari ketersediaan unsur silikon (Si) sebagai pembentuk

silika yang melimpah di kerak bumi. Silika banyak terkandung dalam bahan

organik salah satunya pada sekam padi. Sekam padi adalah bagian kulit terluar atau

lapisan keras pembungkus butiran padi yang akan terlepas saat penggilingan padi.

Sekam padi diketahui mengandung silika dengan kadar cukup tinggi mencapai 90%

dari kandungan abu sekam. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa silika

yang diekstrak dari sekam padi mempunyai kemurnian hingga 90 % dan dapat

digunakan sebagai bahan campuran untuk mensintesis suatu material (Kalapathy et

al., 2000; Riyanto et al., 2009; Sembiring et al., 2016; Simanjuntak et al., 2016).

Untuk mendapatkan silika dari sekam padi dapat dilakukan dengan berbagai cara

seperti pengabuan, pelarutan/leaching dan metode alkalis. Metode alkalis

merupakan salah satu metode yang efektif dan mudah dilakukan karena sifat

kelarutan silika di dalam basa cukup tinggi. Ekstraksi silika menggunakan larutan

17

alkalin seperti NaOH atau KOH akan membuat silika terlarut dalam larutan alkalin

dan membentuk sol silika. Silika sol kemudian dilakukan pengasaman dengan

menambahkan asam kuat seperti HCl, HNO3 atau H2SO4 hingga pH normal dan

terbentuk gel silika dan selanjutnya dikeringkan untuk mendapatkan serbuk silika.

Sol silika maupun serbuk silika hasil sintesis dapat digunakan sebagai bahan baku

untuk mensintesis material tertentu (Kalapathy et al., 2000; Sembiring and

Simanjuntak, 2015; Simanjuntak et al., 2016).

2.5 Metode Reaksi Padatan

Reaksi padatan adalah salah satu metode sintesis material dalam bentuk padatan

yang dapat dilakukan melalui beberapa tahapan yakni penggilingan, penyaringan,

kompaksi, kalsinasi dan sintering. Penggilingan dan pengayakan dilakukan agar

ukuran partikel menjadi seragam. Kompaksi membuat serbuk yang telah homogen

menjadi lebih padat sehingga memiliki densitas yang tinggi serta jarak antar atom

semakin rapat. Serbuk yang telah dikompaksi perlu diberikan perlakuan termal

seperti kalsinasi dan sintering pada suhu dan waktu tertentu. Sintering akan

menyebabkan ikatan antar partikel menjadi semakin kuat dan menginisiasi

pertumbuhan kristal (Akbar and Widyastuti, 2013; Safrudin and Widyastuti, 2014).

Secara prinsip, metode reaksi padatan sangat aplikatif dan mudah diterapkan untuk

mensintesis berbagai material, salah satunya untuk mensintesis material katode BIL.

Sebagai contoh, Yom et al. (2016) berhasil mendapatkan Li4SiO4 and Li2SiO

menggunakan metode padatan. Sejumlah silika dan serbuk litium dicampurkan dan

disintering pada 600 oC selama 2 jam. Dalam penelitian lain, Avdeev et al. (2014)

juga menggunakan metode padatan untuk mensintesis Li2CoSiO4. Bahan awal yang

18

berupa Li2CO3, CoO, MnCO3 dan SiO2 dicampurkan dengan proses penggilingan.

Serbuk campuran kemudian dikalsinasi pada suhu 400 oC dan 600 oC selama 12

jam. Hasilnya diperoleh fasa βI-Li2CoSiO4 (Pbn21).

2.6 Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR

Fourier transform infrared (FTIR) merupakan alat untuk menganalisis suatu

material secara kualitatif maupun kuantitatif menggunakan sprektra inframerah.

Prinsip kerja alat FTIR adalah sinar inframerah/IR dengan rentang panjang

gelombang (λ) 2,5 µm hingga 25 µm diradiasikan pada sampel uji. Penyinaran sinar

inframerah pada λ tertentu akan menghasilkan energi foton tertentu. Saat besarnya

energi foton yang mengenai sampel sama besar dengan energi vibrasi dalam sampel

maka energi foton akan terserap dan molekul sampel akan tereksitasi ke tingkat

energi yang lebih tinggi. Perbedaan energi inilah yang kemudian direkam untuk

mengetahui getaran ulur/stretching vibration dan getaran tekuk/bending vibration

yang mengindikasikan gugus molekul tertentu. Molekul tertentu hanya akan

menyerap energi foton yang identik dengan energi vibrasinya saja sehingga

identifikasi FTIR dapat digunakan untuk mengindikasi ikatan kimia yang terdapat

dalam sampel (Theophanides, 2012).

Besarnya energi yang terserap oleh ikatan gugus fungsi dapat dihitung dengan

Persamaan (1). Jika bilangan gelombang (k) adalah nilai kebalikan dari panjang

gelombang (λ), maka energi serapan juga dapat dihitung dengan Persamaan (2).

E =hC

λ (1)

E = hck (2)

19

dengan E ialah energi yang diserap (Joule), h ialah tetapan Plank (6,626 x 10-34

Joule.detik), c ialah kecepatan cahaya (3 x 108 m/detik), λ ialah panjang gelombang

(cm) dan k ialah bilangan gelombang (cm-1).

Besarnya bilangan gelombang dapat diprediksi dengan menggunakan Persamaan

(3). Meskipun demikian, perhitungan ini tidak selalu mutlak karena vibrasi molekul

banyak dipengaruhi oleh faktor lain seperti kekuatan ikatan atom, berat atom yang

berikatan, jenis getaran, hibridisasi, resonansi, dan ikatan hidrogen.

k = 1

2𝜋𝑐 √𝑓

𝑚1𝑚2𝑚1+𝑚2

⁄ (3)

dengan k ialah bilangan gelombang (cm-1), c ialah kecepatan cahaya, f ialah

konstanta kekuatan ikatan antar atom, dan m1 dan m2 ialah massa masing-masing

atom yang berikatan (kg).

Metode deteksi gugus fungsi dengan FTIR banyak diterapkan untuk menganalisis

berbagai jenis ikatan pada material tertentu. Xiao et al. (2013) menggunakan FTIR

untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada bahan katode Li2FeSiO4. Hasilnya

didapatkan puncak serapan serapan pada bilangan gelombang 935 dan 896 cm-1

yang mengindikasikan bentuk getaran ulur/stretching dari ikatan Si-O pada

tetrahedral SiO4. Puncak serapan juga muncul pada 735 cm-1 yang merupakan

getaran tekuk dari Si-O-Si. Selain itu, muncul juga puncak serapan pada 589 dan

533 cm-1 yang mengindikasikan getaran tekuk/bending ikatan Si-O pada tetrahedral

SiO4. Selain beberapa puncak serapan yang mengidentifikasi adanya gugus silika,

puncak serapan juga muncul pada 482 dan 443 cm-1 yang merupakan getaran ulur

dari Li-O pada tetrahedral LiO4. Pada penelitian lainnya untuk menganalisis bahan

20

Li2MnSiO4, ditemukan puncak serapan pada 485, 426 cm-1 yang mengidentifikasi

adanya ikatan tetrahedral LiO4 (Wang et al., 2018). Sedangkan hasil analisis FTIR

dalam penelitian lain tentang LiNiSiO4 ditemukan puncak serapan pada 620 dan

450 cm-1 yang menunjukkan adanya ikatan O-M-O (M=Co, Ni, Mn) dan puncak

serapan antara 200-400 cm-1 yang mengiindikasikan adanya ikatan pada molekul

LiO6 (Jayaprakash et al., 2007).

2.7 Analisis Sifat Termal dengan TGA-DTA

Analisis sifat termal dapat didefinisikan sebagai pengukuran sifat fisik dan kimia

material sebagai fungsi waktu. Ada dua jenis analisis termal yang utama digunakan

untuk menguji sifat termal suatu material yaitu dengan analisa termografimetrik

(TGA) dan diferensial termal (DTA). TGA akan merekam perubahan berat sampel

sebagai fungsi suhu maupun waktu sedangkan DTA akan mengukur perbedaan

suhu (∆T) antara sampel dengan material referensi karena adanya proses kimia yang

terjadi. Hasil pengukuran TGA dan DTA sangat berhubungan satu sama lain.

Terjadinya perubahan massa yang terekam dalam TGA sangat berpengaruh

terhadap proses kimia dalam sampel yang terekam pada alat DTA. Perubahan

massa dapat terjadi karena adanya proses evaporasi, dekomposisi, adsorpsi atau

reaksi dengan atmosfer (gas) yang digunakan selama pengujian. Perhitungan

kuantitatif dari perubahan massa dapat dihitung dengan Persamaan (4) dan (5).

∆W = Wi − Wf (4)

∆T = Ti − Tf (5)

dengan ∆W ialah banyaknya penyusutan berat (g), 𝑊𝑖 ialah berat awal (g), Wf

ialah berat akhir (g), ∆T merupakan besarnya perubahan suhu saat terjadinya

21

penyusutan berat (oC), Ti ialah suhu awal mulainya penyusutan (oC), dan Tf ialah

suhu akhir setelah terjadi penyusutan berat (oC).

Prinsip pengukuran sifat termal dalam DTA adalah dengan mendeteksi adanya

perbedaan suhu (∆T) sampel dengan material referensi. Suhu sampel dan referensi

pada awalnya sama sampai pada suhu tertentu terjadi suatu proses kimia yang

terjadi pada sampel sehingga mengakibatkan suhu sampel menjadi bisa lebih tinggi

maupun lebih rendah dari suhu referensi. Perbedaan suhu inilah yang dapat

digunakan untuk mengidentifikasi adanya proses kimia seperti penguapan,

pelelehan, penguraian/dekomposisi atau pembentukan struktur kristal/kristalisasi.

Jika suhu sampel lebih tinggi daripada suhu referensi maka proses yang terjadi

adalah eksoterm yang berarti ada panas yang dilepaskan sampel sebaliknya jika

suhu sampel lebih rendah maka proses yang terjadi adalah endoterm yang berarti

ada panas yang diserap sampel (Onggo and Fansuri, 1999; Smykatz-Kloss, 1974).

22

3 III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tanggal Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis, menganalisa dan mengidentifikasi

pengaruh variasi suhu sintering terhadap gugus fungsi dan sifat termal bahan

Li2CoSiO4. Penelitian dilakukan di tiga tempat, (1) Laboratorium Fisika Material

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Lampung, (2) UPT Laboratorium Terpadu dan Sentra Inovasi Teknologi

Universitas Lampung dan (3) Laboratorium Kimia Universitas Gajah Mada.

Penelitian ini dilakukan selama 4 bulan, dimulai dari Agustus 2018 sampai dengan

November 2018.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa limbah baterai laptop Asus tipe

ICR18650-22F Samsung SDI dengan kandungan katode berupa litium oksida

logam (kobalt, nikel, magnesium), sekam padi dari Provinsi Lampung, NH4OH,

H2SO4, H2O2, NaOH, HNO3, Na2CO3, dan akuades. Sedangkan alat-alat yang

digunakan dalam penelitian ini adalah magnetic stirrer dilengkapi dengan pemanas

dan batang magnet, timbangan digital, indikator pH, mortar, penyaring 250 mesh,

alat kompaksi, oven, furnace, kertas saring, pipet tetes, cawan, pengaduk kaca, labu

ukur, gelas ukur dan termometer. Sedangkan alat karakterisasi menggunakan

23

Spektrometer FTIR (Simadzhu) untuk mengidentifikasi gugus fungsi serta TGA-

DTA (Exstar TG/DTA 7300) untuk mengidentifikasi sifat termal sampel.

3.3 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian ini terdiri dari empat proses. Pertama adalah dekomposisi

limbah katode BIL litium oksida logam (kobal, nikel, magnesium) untuk

mendapatkan serbuk Li2CO3 dan Co(OH)2 secara simultan menggunakan metode

pelarutan asam/acid leaching. Kedua, ekstraksi serbuk silika (SiO2) dari sekam padi

menggunakan dengan metode ekstraksi alkalis sol gel. Ketiga, proses sintesis

Li2CoSiO4 dengan metode padatan. Keempat, karakterisasi identifikasi gugus

fungsi sampel Li2CoSiO4 menggunakan FTIR dan sifat termal dengan TGA-DTA.

3.3.1 Dekomposisi Li2CO3 dan Co(OH)2 dari Limbah Katode

Proses dekomposisi mengacu pada penelitian yang telah dilakukan oleh Zhu et al.

(2012) dan Nayl et al. (2014). Metode ini dilakukan dengan empat tahapan. Pertama

adalah preparasi limbah katode BIL. Limbah BIL dibuka dan diambil lembar bagian

katode yang berwarna hitam dan dipotong hingga ukurannya sama sekitar 50x50

mm. Kedua, sebanyak 20 g potongan katode ditambahkan ke dalam 300 ml 4 M

NH4OH dan diaduk selama 1 jam pada suhu 60 oC. Endapan yang didapatkan

disaring dan dipanaskan dengan oven selama 2 jam pada suhu 80 oC. Ketiga,

sebanyak 10 g katode baterai kering dilarutkan dalam 92 ml 4 M H2SO4 dan 8 ml

H2O2 4 % dan diaduk selama 2 jam pada suhu 70 oC. Keempat, larutan ditambahkan

4 M NaOH sedikit demi sedikit hingga pH mencapai normal dan sedikit mengental

sambil terus diaduk. Selanjutnya ditambahkan 4 M Na2CO3 sedikit demi sedikit

hingga pH menjadi 11 dan didapatkan bubur/slurry berwarna putih keabuan. Slurry

24

disaring dan dicuci dengan akuades panas sebanyak 3 kali dan dipanaskan dengan

oven selama 5 jam pada suhu 100 oC. Hasil yang didapat kemudian digiling selama

2 jam hingga serbuk menjadi lebih homogen.

3.3.2 Ekstraksi Silika dari Sekam Padi

Ekstraksi silika dari sekam padi mengacu pada penelitian yang telah dialakukan

oleh Kalapathy et al. (2000) dan Simanjuntak et al. (2016). Sebanyak 50 g sekam

padi ditambahkan ke dalam 500 ml NaOH 5 % lalu dipanaskan hingga mendidih

(± 30 menit) sambil diaduk dan diperoleh silika sol berwarna kecoklatan. Sol silika

di-aging selama 24 jam pada wadah tertutup. Silika sol disaring agar terpisah dari

ampas sekam dan pengotor. Sol silika ditambahkan 10 % HNO3 sedikit demi sedikit

sambil diaduk hingga terbentuk gel silika pada pH sekitar 7. Gel dicuci dengan

akuades panas hingga berwarna putih bersih. Selanjutnya gel dipanaskan dengan

oven selama 4 jam pada suhu 110 oC. Serbuk silika kemudian digiling selama 1 jam

hingga homogen.

3.3.3 Sintesis Bahan Li2CoSiO4

Proses sintesis bahan Li2CoSiO4 dilakukan dengan metode padatan. Sebanyak 5 g

hasil dekomposisi limbah katode BIL ditambahan dengan 5 g silika sekam padi

kemudian digiling selama 2 jam. Serbuk campuran disaring 250 mesh agar ukuran

partikel homogen. Sebanyak 10 g serbuk campuran dilarutkan dalam 100 ml etanol

96 % dan diaduk selama 6 jam kemudian diaduk kembali sambil dipanaskan pada

suhu 60 oC selama 2 jam agar campuran semakin homogen dan tercampur merata.

Sebanyak 1,5 g serbuk sampel dikompaksi dengan tekanan 5 MPa hingga menjadi

pelet dengan diameter 2 cm dan tebal 0,3 cm. Sampel pelet diberikan perlakuan

25

termal dengan variasi suhu 600, 700, 800 dan 900 oC. Kalsinasi dari suhu 30 hingga

300 oC digunakan laju pemanasan 3 oC/menit dan ditahan selama 3 jam. Sintering

dari suhu 300 hingga variasi suhu sintering digunakan laju pemanasan 3 oC/menit

dan ditahan hingga 12 jam. Pelet digiling selama 1 jam hingga menjadi serbuk dan

siap untuk dikarakterisasi.

3.4 Identifikasi Gugus Fungsi Bahan Li2CoSiO4

Identifikasi gugus fungsi dilakukan dengan menggunakan Spektroskopi FTIR

dengan rentang bilangan gelombang pengukuran dari 300-4000 cm-1. Sebelum

pengujian, sampel dipreparasi dengan cara menggiling sejumlah sampel dan KBr.

Sejumlah sampel dan KBr (sekitar 0,1-2 % dari jumlah sampel serbuk) digiling

semala 3-5 menit kemudian dimasukkan ke dalam tempat pengujian/sampel holder.

Data serapan bilangan gelombang (cm-1) yang diperoleh dianalisis dengan metode

serach-match, yaitu dengan mencocokkan data tersebut dengan data base serapan

bilangan gelombang pada sejulah jurnal penelitian terkait lainnya.

3.5 Identifikasi Sifat Termal Bahan Li2CoSiO4

Identifikasi sifat termal dilakukan dengan alat TGA-DTA. Pengujian dilakukan dari

keadaan suhu 30 - 1300 oC dengan laju kenaikan suhu 3 oC/menit. Penyusutan

massa yang terekam oleh TGA serta proses endoterm eksoterm yang terekam oleh

DTA kemudian dihubungkan dengan hasil spektrum serapan FTIR yang

mengidentifikasi adanya gugus molekul tertentu.

26

3.6 Diagram Alir Penelitian

Diagram alir dalam penelitian ini ditunjukan dalam Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Diagram alir peneitian.

Limbah katode LiCoO2

20 g potongan katode +

300 ml 4M NH4OH

Katode dipotong, dicuci,

dikeringkan

10 g katode kering + 92 ml

4M H2SO4 + 8 ml H2O2 4%

Bubur endapan/slurry

Serbuk Li2CO3+Co(OH)

50 g sekam padi +500

ml NaOH 5%

Sol silika

Gel silika

Serbuk SiO2

Sampel pelet

10 g serbuk campuran

+ 100 ml etanol 96%

Karakterisasi sampel

Diaduk 1 jam pada 60 oC

Disaring, dipanaskan 2 jam

pada 80 oC

Diaduk 2 jam pada 70 oC

Ditetesi 4M NaOH sampai

pH 7

Ditetesi 4M Na2CO3

sampai pH 11

Dicuci, dipanaskan 5 jam

pada 100 oC

Digiling 2 jam

Dicuci, dijemur

Dipanaskan sambil diaduk

hingga mendidih (±30

menit)

Di-aging 24 jam, disaring

Ditetesi HNO3 10% sampai

ph 7 dan terbentuk gel

Dicuci, dipanaskan 4 jam

pada 110 oC

Digiling 1 jam

Digiling 2 jam, disaring 250 mesh

Diaduk 6 jam, diaduk kembali sambil

dipanaskan 2 jam pada 60 oC,

Dikeringkan 2,5 jam pada 70 oC,

Dicetak diameter 2 cm

Kalsinasi pada suhu 300 oC selama 3 jam

Sintering pada suhu 600, 700, 800 dan

900 oC selama 12 jam

5 g serbuk

Li2CO3+Co(OH) + 5 g

serbuk SiO2

SiO2

Sekam padi

46

5 V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian tentang bahan Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode

baterai ion litium dan silika sekam padi, maka dapat diambil kesimpulan sebagai

berikut:

1. Hasil analisis spektrum FTIR sampel sintering menunjukkan adanya gugus

fungsi Si-O-Si, Li-O, Co-O, Si-O-Co, Li-O-Si dan Li-O-Co yang

mengindikasikan telah terbentuknya struktur Li2CoSiO4 pada sampel.

Sintering yang semakin tinggi menyebabkan intensitas serapan semakin

tajam dan semakin banyak puncak serapan yang mengindikasikan gugus

fungsi yang sama sehingga mengindikasikan semakin banyak struktur

Li2CoSiO4 yang terbentuk.

2. Hasil analisis TGA semua jenis sampel memperlihatkan adanya empat

daerah penyusutan massa. Daerah pertama pada rentang suhu 30-200 oC

mengindikasikan proses penguapan air. Daerah kedua pada rentang suhu

200-400 oC mengindikasikan proses dekomposisi gugus karboksil. Daerah

ketiga pada rentang suhu 400-850 oC mengindikasikan proses penguraian

senyawa litium karbonat, kobalt oksida dan silika. Daerah keempat pada

suhu 850-1300 oC mengindikasikan proses kristalisasi struktur Li2CoSiO4.

Perlakuan sintering menyebabkan penyusutan massa yang berkaitan dengan

47

proses penguapan air dan dekomposisi gugus molekul karboksil menjadi

semakin rendah karena kedua proses tersebut telah berlangsung selama

sintering. Hasil analisis DTA memperlihatkan adanya puncak endoterm

yang mengindikasikan terbentuknya fasa kristal γ-Li2CoSiO4 terjadi pada

rentang suhu 1000-1120 oC. Kristal fasa γ-Li2CoSiO4 terbentuk pada suhu

yang lebih rendah seiring meningkatnya suhu sintering. Munculnya puncak

endoterm dan eksoterm yang terdapat pada semua sampel pada rentang suhu

850-1300 oC mengindikasikan bahwa sampel tidak hanya berupa kristal

tunggal Li2CoSiO4 namun berupa polikristal dengan terbentuknya struktur

kristal lainnya yaitu Li0,98Co1,4O2.

5.2 Saran

Dalam pengujian bahan Li2CoSiO4 yang disintesis dari limbah katode baterai ion

litium dan silika sekam padi akan lebih baik jika dilengkapi dengan data X-Ray

Diffraction (XRD) untuk memperkuat adanya gugus fungsi dan mengetahui

struktur kristal yang terbentuk pada sampel.

48

DAFTAR PUSTAKA

Akbar, Taufik and Widyastuti. 2013. Pengaruh Temperatur Dan Waktu Tahan

Sintering Terhadap Kekerasan Dan Modulus Elastisitas Mmcs Pb-Sn

Menggunakan Proses Metalurgi Serbuk Untuk Aplikasi Core Proyektil Peluru.

Jurnal Teknik Pomits. 2. 1. p. 1–6.

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. p. 13031–13035.

Armstrong, A. R., Lyness, C., Menetrier, M., and Bruce, P. G. 2010. Structural

Polymorphism in Li2CoSiO4 Intercalation Electrodes: A Combined

Diffraction and NMR Study. Chemistry of Materials. 22. p. 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. p. 0–20.

Bian, D., Sun, Y., Li, S., Tian, Y., Yang, Z., Fan, X., and Zhang, W. 2016. A Novel

Process to Recycle Spent LiFePO4 for Synthesizing LiFePO4/C Hierarchical

Microflowers. Electrochimica Acta. 190. p. 134–140.

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. p. 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. p. 1–39.

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. p. 20633–20638.

Doeff, M. M. 2013. Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. New

York. Springer Science Business Media.

Ekberg, C. and Petranikova, M. 2015. Chapter 7 - Lithium Batteries Recycling.

New York. Elsevier Inc.

Ellis, B. L., Town, K., and Nazar, L. F. 2012. Electrochimica Acta New Composite

Materials for Lithium-Ion Batteries. Electrochimica Acta. 84. p. 145–154.

49

Fadhlulloh, M. A., Rahman, T., and Nandiyanto, A. B. D. 2014. Review Tentang

Sintesis Sio 2 Nanopartikel. Jurnal Integrasi Proses. 5. 1. p. 30–45.

Farhadi, S., Safabakhsh, J., and Zaringhadam, P. 2013. Synthesis , Characterization ,

and Investigation of Optical and Magnetic Properties of Cobalt Oxide (Co3O4)

Nanoparticles. Journal Of Nanostructure in Chemistry. 3. 69. p. 1–9.

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. p. 4207–4214.

Fumino, K., Wulf, A., and Ludwig, R. 2008. Strong , Localized , and Directional

Hydrogen Bonds Fluidize Ionic Liquids. Angewandte Chemie . 2. 2. p. 8731–

8734.

Gao, H., Hu, Z., Zhang, K., Cheng, F., Tao, Z., and Chen, J. 2014. Hydrothermal

Synthesis of Spindle-like Li2FeSiO4-C Composite as Cathode Materials for

Lithium-Ion Batteries. Journal of Energy Chemistry. 23. 3. p. 274–281.

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.

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. p. 60–63.

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

Performance of Li2CoSiO as Cathode Material for Lithium Ion Batteries.

Journal of Power Sources. 174. 2 p. 524–227.

Grzechnik, A., Bouvier, P., and Farina, L. 2003. High-Pressure Structure of Li2CO3.

Journal of Solid State Chemistry. 173. 1. p. 13–19.

Haddadi, I., Amor, S. B., Bousbih, R., Seif, E. W., Bardaoui, A., Dimassi, W. and

Ezzaouia, H. 2016. Metal Deposition on Porous Silicon by Immersion Plating

to Improve Photoluminescence Properties. Journal of Luminescence. p. 1–17.

Handke, M. and Kwaśny, M. 2014. Infrared Spectroscopic Study of

Octahydridooctasilsesquioxane Hydrolytic Polycondensation. Vibrational

Spectroscopy. p. 1–14..

He, G., Popov, G., and Nazar, L. F. 2013. Hydrothermal Synthesis and

Electrochemical Properties of Li2CoSiO4/C Nanospheres. Chemistry of

Materials. 25. p. 1024–1031.

He, J. J., Jiang, L., Sun,J. H., and Lo, S. 2016. Thermal Degradation Study of Pure

Rigid Polyurethane in Oxidative and Non-Oxidative Atmospheres. Journal of

Analytical and Applied Pyrolysis. 120. p. 269–283.

He, J., Jiang, L., Sun, J.H., and Lo, S. 2016. Li2SiO3 Coating to Improve the High-

Voltage Performance of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 Cathode. International Journal

of Electrochemical Science . 11. p. 6902–6913.

50

Horiba, T. 2014. Lithium-Ion Battery Systems. Proceedings of the IEEE. 102. 6. p.

1-12.

Iddir, H. and Curtiss, L. A. 2010. Li Ion Diffusion Mechanisms in Bulk Monoclinic

Li2CO3crystals from Density Functional Studies. Journal of Physical

Chemistry C. 114. 48. p. 20903–20906.

Jayaprakash, N., Kalaiselvi, N., and Periasamy, P. 2007. A Preliminary

Investigation into the New Class of Lithium Intercalating LiNiSiO4.

Nanotechnology. 19. p. 1–5.

Julien, C. M. and Massot, M. 2003. Lattice Vibrations of Materials for Lithium

Rechargeable Batteries Ion Lithium Manganese Oxide Spinel. Materials

Science and Enineering. 97. p. 217–230.

Julien, C., Massot, M., Nazri, G. A., and Rougier, A. 1998. Vibrational

Spectroscopic Studies of The Local Environment In 4-Volt Cathode Materials.

Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 496. p. 415–420.

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

Pure Silica from Rice Hull Ash. Bioresource Technology. 73. 3. p. 257–262.

Kandalkar, S. G., Gunjakar, J. L., and Lokhande., C. D. 2008. Applied Surface

Science Preparation of Cobalt Oxide Thin Films and Its Use in Supercapacitor

Application. Applied Surface Science. 254. p. 5540–5544.

Kurajica, S., Popovi, J., Tkalcec, E., Grzeta, B., and Mandi, V. 2012. The Effect of

Annealing Temperature on the Structure and Optical Properties of Sol e Gel

Derived Nanocrystalline Cobalt Aluminate Spinel. Chemistry and Physics.

135. p. 587–593.

Leonardo, C., Kartawidjaja, M., Alamsyah W., and Hidayat, S. 2015. Kajian

Pengaruh Konsentrasi Elektrolit Terhadap Kinerja Baterai Isi Ulang

PANi/H2SO4/PbO2. Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015.

4. p. 15-20.

Li, L., Ge, J., Chen, R., Wu, F., Chen, S., and Zhang, X. 2010. Environmental

Friendly Leaching Reagent for Cobalt and Lithium Recovery from Spent

Lithium-Ion Batteries. Waste Management. 30. p. 2615–2621.

Li, L., Ge, J, Wu, F., Chen, R., Chen, S., and Wu, B. 2010. Recovery of Cobalt and

Lithium from Spent Lithium Ion Batteries Using Organic Citric Acid as

Leachant. Journal of Hazardous Materials. 176. 3. p. 288–293.

Li, L., Zhai, L., Zhang, X., Lu, J., Chen, R., Wu, F., and Amine, K. 2014. Recovery

of Valuable Metals from Spent Lithium-Ion Batteries by Ultrasonic-Assisted

Leaching Process. Journal of Power Sources. 262. p. 380–385.

Li, S., Gao, T., and Liu, Q. 2014. Study on the Effect of Temperature on the Cathode

Material. Journal of Computational Science & Engineering . 15. p. 519–524.

Lisovskyy, I P., Litovchenko, V. G., Mazunov, D. O., Kaschieva, S., Koprinarova,

J., and Dmitriev, S. N. 2005. Infrared Spectroscopy Study of Si-SiO2

Structures Irradiated with High-Energy Electrons. Optoelectronics and

51

Advanced Materials. 7. 1. p. 325–328.

Lorente, B. D., Mandil, G., Svecova, L., Thivel, P. X., and Zwolinski, P. 2015. Life

Cycle and Sustainability. New York. Elsevier.

Ludvigsson, M. and Lindgren, J. 2001. Incorporation and Characterisation of

Oxides of Manganese , Cobalt and Lithium into Nafion 117 Membranes.

Materials Chemistry. 11. p. 1269–1276.

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

Intercalation Compound Li2CoSiO4 and Its Behaviour as a Positive Electrode

for Lithium Batteries. Chem.Commun. p. 4890–4892.

Mcdowall, J. 2010. Understanding Lithium-Ion Technology. p. 1–10.

Mike. 2017. Samsung ICR18650-26C Cell Specifications. Second Life Storage.

Juli. 2017. MyBB Group. Agustus. 2018. http://www.secondlifestorage.com/t-

Samsung-ICR-18650-26C-Cell-Specification.html.

Muraliganth, T., Stroukoff, K. R., and Manthiram, A. 2010. Microwave-

Solvothermal Synthesis of Nanostructured Li2MSiO4/C (M = Mn and Fe)

Cathodes for Lithium-Ion Batteries. Chemistry of Materials. 22. 20. p. 5754–

5761.

Nakagawa, I. and Shimanouchi, T. 1966. Infrared Absorption Spectra of Aquo

Complexes and the Nature of Co-Ordination Bonds. Spectrochimica Acta. 20.

p. 429–439.

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. p.

437–440.

Nayaka, G. P., Manjanna, J., Pai, K. V., Vadavi, R., Keny, S. J., dan Tripathi, V. S.

2015. Recovery of Valuable Metal Ions from the Spent Lithium-Ion Battery

Using Aqueous Mixture of Mild Organic Acids as Alternative to Mineral

Acids. Hydrometallurgy. 151. p. 73–77.

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

Leaching of Mixed Spent Li-Ion Batteries. Arabian Journal of Chemistry. 10.

p. 632–639.

Nocun, M. and Handke, M. 2001. Identification of Li-O Absorption Bands Based

on Lithium Isotope Substitutions. Journal of Molecular Structure. 596. p.1–5.

Notes, Technical. 2012. Lithium-Ion Battery Overview. Lighting Global.

Onggo, D. dan Fansuri, H. 1999. Penggunaan Differential Thermal Analysis (DTA)

Pada Penentuan Aktivitas Dan Reaktivitas Katalis Fe2O3, Co3O4, NiO, CuO,

dan LaMO3 (M=Fe, Co, dan Ni) Untuk Oksidasi CO Menjadi CO2. JSM. 4. 1.

p. 13–19.

Ordoñez, J., Gago, E. J., and Girard, A. 2016. Processes and Technologies for the

Recycling and Recovery of Spent Lithium-Ion Batteries. Renewable and

52

Sustainable Energy Reviews. 60. p. 195–205.

Panjaitan, E., Manaf, A., Soegijono, B., and Kartini, E. 2012. Effect of Additional

Poly Vinyledene Fluoride (PVDF) On LiCoO2 Cathodes. Procedia Chemistry

4. 4. p. 60–64.

Pejova, B., Isahi, A., Najdoski, M., and Grozdanov, I. 2001. Fabrication and

Characterization of Nanocrystalline Cobalt Oxide Thin Films. Materials

Research Bulletin. 36. p. 161–170.

Rao, G. J., Mazumder, R., Bhattacharyya, S, and Chaudhuri, P. 2017. Synthesis,

CO2 Absorption Property and Densification of Li4SiO4 Powder by Glycine-

Nitrate Solution Combustion Method and Its Comparison with Solid State

Method. Journal of Alloys and Compounds. p. 1–16.

Riyanto, A., Ginting, O. M., dan Sembiring, S. 2009. Pengaruh Suhu Sintering

Terhadap Pembentukan Gugus Borosiloksan (B-O-Si) Bahan Keramik

Borosilikat Berbasis Silika Sekam Padi. Prosiding SN SMA. 09. p. 219-224.

Safrudin, M. dan Widyastuti. 2014. Pengaruh Variasi Temperatur Sintering Dan

Waktu Tahan Sintering Terhadap Densitas Dan Kekerasan Pada Mmc W-Cu

Melalui Proses Metalurgi Serbuk. Jurnal Teknik Pomits. 3. 1. p. 44–49.

Sanaeishoar, H., Sabbaghan, M., and Mohave, F. 2015. Microporous and

Mesoporous Materials Synthesis and Characterization of Micro-Mesoporous

MCM-41 Using Various Ionic Liquids as Co-Templates. Microporous and

Mesoporous Materials. 217. p. 219–224.

Selvaraj, M., Kim, B. H. and Lee, T. G. 2005. FTIR Studies on Selected

Mesoporous Metallosilicate Molecular Sieves. Chemistry Letters. 34. 9. p. 9–

10

Sembiring, S. dan Simanjuntak, S. 2015. Silika Sekam Padi; Potensinya Sebagai

Bahan Baku Keramik Industri. Bandar Lampung. Plantaxia.

Sembiring, S., Simanjuntak, W., Situmeang, R., and Riyanto, A. 2016. Preparation

of Refractory Cordierite Using Amorphous Rice Husk Silica for Thermal

Insulation Purposes. Ceramics International. 42. 7. p. 8431–8437.

Silverstein, R. M., Webster, F. X., and Kiemle, D. J. 2005. Spectrometric

Identification of Organic Compounds. Seventh Ed. New York. John Wiley &

Sons.

Simanjuntak, W., Sembiring, S., Pandiangan, D., Syani, F., and Situmeang, T. M.

2016. The Use of Liquid Smoke as a Substitute for Nitric Acid for Extraction

of Amorphous Silica from Rice Husk through Sol-Gel Route. Oriental Journal

Of Chemistry. 32. p. 2079–2085.

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. p. 7446–7451.

Smykatz-Kloss, W. 1974. Differential Thermal Analysis Application and Results in

Mineralogy. New York. Springer-Verlag.

53

Sripathi, A., Krishna, D., Tai, C.W., and Sridhar, M. 2011. Microwave-Assisted

Synthesis and Magnetic Studies of Cobalt Oxide Nanoparticles. Materials

Chemistry and Physics. 125. 3. p. 347–350.

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

Silika Sekam Padi Dari Provinsi Lampung Yang Diperoleh Dengan Metode

Ekstraksi. MIPA. p. 47–52.

Sun, S., Ghimbeu, C. M., Cathie, V. G., Sougrati, M. T., Masquelier, C., and Janot,

R. 2015. Synthesis of Li2FeSiO4/Carbon Nano-Composites by Impregnation

Method. Journal of Power Sources. 284. p. 574–581.

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. p. 10–13.

Thayumanasundaram, S., Rangasamy, R. S., Seo, J. W., and Locquet, J. P. 2014.

Synthesis and Electrochemical Behavior of Li2CoSiO4 Cathode with

Pyrrolidinium-Based Ionic Liquid Electrolyte for Lithium Ion Batteries. Ionics.

20. p. 935–941.

Theophanides, Theophile. 2012. Introductory Chapter Introduction to Infrared

Spectroscopy. Pp. 1–510 in Infrared Spectroscopy – Materials Science,

Engineering and Technology. Shanghai: InTech.

Todkar, B. S., Deorukhkar, O. A., and Deshmukh, S. M. 2016. Extraction of Silica

from Rice Husk. International Journal of Engineering Research and

Development. 12. 3. p. 69–74.

Tran, T. and Luong, V. T. 2015. Chapter 3 – Lithium Production Processes.

Elsevier Inc.

Trivedi, M. K., Branton, A., Trivedi, D., Shettigar, H., Bairwa, K., and Jana, S..

2015. Fourier Transform Infrared and Ultraviolet-Visible Spectroscopic

Characterization of Biofield Treated Salicylic Acid and Sparfloxacin. Natural

Products Chemistry & Research. 3. 5. p. 1–6.

Tsoncheva, T., Ivanova, L., Rosenholm, J., and Linden, M. 2009. Applied Catalysis

B : Environmental Cobalt Oxide Species Supported on SBA-15 , KIT-5 and

KIT-6 Mesoporous Silicas for Ethyl Acetate Total Oxidation. Applied

Catalysis B: Environmental. 89. p. 365–374.

Waluyo, H. 2014. Pengaruh Temperatur Hydrothermal Terhadap Baterai Ion

Lithium Type Aqueous Elektrolit. Jurnal Teknik Pomits. 3. 2. p. 2–7.

Wang, C., Xu, Y., Sun, X., Zhang, B., Chen, Y., and He, S. 2018. Enhanced

Electrochemical Properties of F-Doped Li2MnSiO4/C for Lithium Ion

Batteries. Journal of Power Sources . 378. p. 345–352.

Wang, J., Chen, M., Chen, H., Luo, T., and Xu, Z. 2012. Leaching Study of Spent

Li-Ion Batteries. Procedia Environmental Sciences. 16. p. 443–450.

Wang, S., Wang, D. K., Smart, S., and Diniz, J. C. 2015. Ternary Phase-Separation

Investigation of Sol-Gel Derived Silica from Ethyl Silicate 40. Nature

54

Publishing Group. 5. p. 1–11.

Wang, Y., Apelian, D., Mishra, B., and Blanpain, B. 2011. Lithium Ion Battery

Recycling. Director. p. 1.

Wang, Ying. 2012. Design of Nanostructured Materials for Advanced Lithium Ion

Batteries. Thesis. University of Technology Sydney. Sydney.

Weimer, Jeffrey. 2015. Question. Does the intensity of peaks in FTIR indicate

interaction between two materials or not. September 2018.

https://www.researchgate.net/post/Does_the_intensity_of_peaks_in_FTIR_in

dicate_interaction_between_two_materials_or_not.html.

West, A. R. and F. P. Glasser. 1972. Preparation and Crystal Chemistry of Some

Tetrahedral Li3PO4-Type Compounds. Solid State Chemistry. 4. p. :20–28.

Wiirtliiger, A. 1975. Differential Thermal Analysis under High Pressure IV :Low-

Temperature DTA of Solid-Solid and Solid-Liquid Transitions of Several

Hydrocarbons up to 3 Kbar. 12. p. 1195–1201.

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.

4. p. 1243–1251.

Wu, S. Q., Zhu, Z. Z., Yang Y., and Hou, Z. F. 2009. Effects of Na-Substitution on

Structural and Electronic Properties of Li2CoSiO4 cathode Material.

Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 19. 1.

p. 182–186.

Xiao, D., Shao, L., Ma, R., Shui, M., Gao, J., Huang, F., and Wu, K. 2013.

Hydrothermal Preparation of Iron-Based Orthosilicate Cathode Materials with

Different SiO2 Particles and Their Electrochemical Properties. International

Journal of Electrochemical Science. 8. p. 7581–7590.

Xu, B., Qian, D., Wang, Z., and Meng, Y. S. 2012. Recent Progress in Cathode

Materials Research for Advanced Lithium Ion Batteries. Materials Science

and Engineering R. 73. p. 51–65.

Xu, Y., Shen, W., Zhang, A., Liu, H., and Ma, Z. 2014. Template-Free

Hydrothermal Synthesis of Li2FeSiO4 Hollow Spheres as Cathode Materials

for Lithium-Ion Batteries. Journal of Materials Chemistry A. 2. p. 12982–90.

Yamaji, Y., Dodbiba, G., Matsuo, S., Okaya, K., Shibayama, A., and Fujita, T. 2011.

A Novel Flow Sheet for Processing of Used Lithium-Ion Batteries for

Recycling. Resources Processing. 13. p. 9–13.

Yom, J. H., Hwang, S. W., Cho, S. M., and Yoon. W. Y. 2016. Improvement of

Irreversible Behavior of SiO Anodes for Lithium Ion Batteries by a Solid State

Reaction at High Temperature. Journal of Power Sources. 311. p. 159–166.

Zaghib, K., Salah, A. A., Ravet, N., Mauger, A., Gendron, F., Julien, C. M. 2006.

Structural , Magnetic and Electrochemical Properties of Lithium Iron

Orthosilicate. Power Sources. 160. p. 1381–1386.

55

Lattice and Electronic Structure Associated with Electrochemistry of Li2CoSiO4

Polymorphs. The Journal of Physical Chemistry C. 118. p. 7351–7356.

Zhang, L. L., Sun, H. B., Yang, X. L., Wen, Y. W., and Huang, Y. H. 2015.

Electrochimica Acta Study on Electrochemical Performance and Mechanism

of V-Doped Li2FeSiO4 Cathode Material for Li-Ion Batteries. Electrochimica

Acta. 152. p. 496–504.

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 Chem. 14. p. 7346–7351.

Zhu, H., Wu, H., Zan, L., and Zhang, Y. 2014. Three-Dimensional Macroporous

Graphene-Li2FeSiO4 Composite as Cathode Material for Lithium-Ion

Batteries with Superior Electrochemical Performances. ACS Applied

Materials and Interfaces. 6. 14. 11724–11733.

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. p. 2274–2281.