tugas disrek revisi

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


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.


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.


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


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.


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

tugas disrek revisi

Documents

Transcript of tugas disrek revisi