Download - makalah baterai litium sulfur

Transcript
  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    1/15

    MAKALAH PETROKIMIA DAN POLIMER

    POLIMER ELEKTROLIT UNTUK BATERAI LITHIUM /

    SULFUR

    Bisma Wiranegara (J3L112064)

    Rahmadani Lestari (J3L112015)

    PROGRRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIA

    PROGRAM DIPLOMA

    INSTITUT PERTANIAN BOGOR

    2014

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    2/15

    i

    PRAKATA

    Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karenaberkat limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun

    makalah yang berjudul Polimer Elektrolit untuk Baterai Litium / Sulfur ini tepat

    pada waktunya. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas mata kuliah Petrokimia

    dan Polimer.

    Dalam penyusunan makalah ini, penulis banyak mendapat tantangan dan

    hambatan akan tetapi dengan bantuan dari berbagai pihak tantangan itu bisa

    teratasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

    besarnya kepada Ibu Armi Wulanawati, M.Si sebagai Dosen Petrokimia dan

    Polimer dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.

    Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik

    dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik yang membangun daripembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan rangkuman selanjutnya.

    Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada pembaca.

    Bogor, Desember 2014

    Penulis

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    3/15

    ii

    DAFTAR ISI

    PRAKATA I

    DAFTAR ISI II

    BAB I PENDAHULUAN 1

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA 1

    2.1 Polimer elektrolit 1

    2.2 Litium 1

    2.3 Sulfur 2

    2.4 Polimer Elektrolit padat dan keringpada Li / Baterai S 2

    2.5 PVDF Berbasis Gel Polimer elektrolit 3

    2.6. PVDF-HFP Berbasis Gel Polimer elektrolit 3

    BAB III BAHAN DAN METODE 4

    3.1 Alat dan bahan 4

    3.2 Metode 4

    BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 5

    BAB V PENUTUP 10

    Simpulan 10

    DAFTAR PUSTAKA 10

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    4/15

    iii

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 1 Hasil analisis SEM (a) bubuk unsur S, (b) GNS dan (c) campuran S/GNS 6

    Gambar 2 Karakterisasi ESD dari campuran S /GNS (a) SEM GNS dilapisi partikel

    unsur S. (b) Spektrum EDS pada gambar a. (c) keberadaaan karbon pada ESD yang

    terdapat dalam gambar a. (d) Keberadaan unsur S dalam gambar a 7

    Gambar 3 Kurva XRD dari unsur S dan campuran unsur S/GNS 7

    Gambar 4 Kurva debit Pertama S dan S / GNS komposit elektroda 8

    Gambar 5 kapasitas Discharge vs nomor siklus untuk S dan S / GNS elektroda campuran9

    Gambar 6 Kurva Impedansi untuk Elektroda Campuran S dan S-GNS 9

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    5/15

    1

    BAB I PENDAHULUAN

    Banyaknya penggunaan sumber energi yang tidak terbarukan seperti bahanbakar fosil dan cepatnya terjadi masalah lingkungan global, menyebabkan

    kehidupan masyarakat sekarang ini bergantung pada pengembangan sumber daya

    energi alternative, sumber energy seperti matahari dan angin, serta transportasi

    rendah emisi seperti kendaraan hybrid dan listrik. Baterai dengan energi densitas

    tinggi merupakan bagian penting dari kendaraan hybrid dan listrik namun belum

    memuaskan masyarakat. Baterai ion lithium sekunder (LIBs) mendominasi pasar

    untuk peralatan elektronik (misalnya, telepon selular, komputer notebook,

    camcorder), tapi secara ekonomis untuk skala besar yang diaplikasikan pada

    transportasi belum dapat dilakukan. Meskipun kemajuan yang luar biasa telah

    dicapai di bidang LIBs, oksida logam transisi dan fosfat biasanya digunakan

    sebagai bahan katoda yang memiliki kapasitas teoritis maksimum terbatas padasekitar 200 mAhg-1.

    Teknologi alternatif yang sedang dikembangkan secara intens saat ini adalah

    baterai lithium/sulfur (Li/S). Unsur sulfur memiliki kapasitas teoritis lebih tinggi

    (1.672 mAhg-1) dan energi spesifik (2600 Whkg-1) dari bahan katoda

    konvensional. Sulfur juga merupakan bahan yang murah, berlimpah, dan sumber

    daya alam yang ramah lingkungan, sehingga dapat digunakan sebagai bahan

    katoda yang sangat menjanjikan, terutama untuk aplikasi penyimpanan energi

    skala besar. Namun, baterai Li/S kurang efisien sebagai bahan katoda, hal ini

    disebabkan karena sifat isolasi dari S dan kelarutan polisulfida di elektrolit

    organik cair. Keberhasilan operasi dari baterai Li/S telah dicapai melaluipengembangan komposit belerang dengan karbon dan polimer bahan. Dalam

    komposit tersebut, partikel S yang tertanam ke dalam karbon atau polimer

    konduktif matriks, yang meningkatkan konduktivitas elektronik dari komposit dan

    menghambat pembubaran polisulfida ke dalam elektrolit

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA

    2.1 Polimer elektrolit

    Polimer elektrolit secara umum dapat didefinisikan sebagai membran yang

    memiliki sifat transportasi sebanding dengan solusi ion cair umum. Studi tentang

    polimer elektrolit dimulai pada tahun 1973 oleh Fenton. Namun teknologi ini

    digunakan di awal 1980-an (Shriver DF 1995). Sejak itu, sejumlah besar sistem

    elektrolit polimer telah disusun dan ditandai. sistem polimer elektrolit dibagi

    menjadi dua kategori besar, yaitu, murni elektrolit padat polimer (SPE) dan sistem

    elektrolit plasticized atau gel polimer (GPE).

    2.2 Litium

    Litium adalah suatuunsur kimia dalamtabel periodik yang memiliki

    lambang Li dannomor atom 3.Unsur ini termasuk dalamlogam alkali dengan

    warna putih perak. Dalam keadaanstandar, litium adalahlogampaling ringan

    http://id.wikipedia.org/wiki/Unsur_kimiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tabel_periodikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Nomor_atomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Logam_alkalihttp://id.wikipedia.org/wiki/Suhu_dan_tekanan_standarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Logamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Logamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Suhu_dan_tekanan_standarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Logam_alkalihttp://id.wikipedia.org/wiki/Nomor_atomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tabel_periodikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Unsur_kimia
  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    6/15

    2

    sekaligus unsur dengan densitas (massa jenis) paling kecil. Seperti logam-logam

    alkali lainnya, litium sangat reaktif dan terkorosi dengan cepat dan menjadi hitam

    di udara yanglembap. Oleh karena itu, logam litium biasanya disimpan dalam

    wadah yang di isiminyak anhidrat. Menurut teorinya, litium (kebanyakan 7 Li)

    adalah salah satu dari sedikit unsur yang disintesis dalam kejadianDentumanBesar walaupun kelimpahannya sudah jauh berkurang. Sebab-sebab

    menghilangnya litium dan proses pembentukan litium yang baru menjadi topik

    penting dalamastronomi. Litium adalah unsur ke-33 paling melimpah

    dibumi, namun oleh karenareaktivitasnya yang sangat tinggi membuat unsur ini

    hanya bisa ditemukan di alam dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain.

    Litium ditemukan di beberapamineralpegmatit, namun juga bisa

    didapatkan dariair asin danlempung. Pada skala komersial, logam litium

    didapatkan denganelektrolisis dari campuranlitium klorida dankalium klorida.

    Sekelumit litium terdapat dalamsamudera dan pada beberapa organisme

    walaupun unsur ini tidak berguna pada fungsi biologis manusia. Walaupundemikian, efek neurologi dari ion litium Li+membuatgaram litium sangat

    berguna sebagai obat penstabilan hati. Litium dan senyawa-senyawanya

    mempunyai beberapa aplikasi komersial, meliput ikeramik dangelas tahan

    panas,aloi dengan rasio kekuatan berbanding berat yang tinggi untukpesawat

    terbang, dan baterai litium. Litium juga memiliki tempat yang penting

    dalamfisika nuklir.

    2.3 Sulfur

    Sulfur merupakan elemen penting bagi semua kehidupan, dan secara luas

    digunakan dalam proses biokimia. Dalam reaksi metabolik, senyawa sulfur

    berfungsi sebagai bahan bakar baik dan pernafasan (oksigen-menggantikan) bahanuntuk organisme sederhana. Sulfur dalam bentuk organik hadir di biotin vitamin

    dan tiamin. Unsur sulfur memiliki kapasitas teoritis lebih tinggi (1.672 mAhg-1)

    dan energi spesifik (2600 Whkg-1) dan terdapat banyak di alam serta ramah

    ligkungan. Belerang merupakan bagian penting dari banyak enzim dan juga dalam

    molekul antioksidan seperti glutathione dan thioredoxin. Belerang organik terikat

    adalah komponen dari semua protein, sebagai asam amino sistein dan metionin.

    Ikatan disulfida sebagian besar bertanggung jawab untuk kekuatan mekanik dan

    terpecahkannya keratin protein, yang ditemukan di kulit terluarnya, rambut, dan

    bulu. sulfur.

    2.4 Polimer Elektrolit padat dan kering

    pada baterai Li / SDalam elektrolit polimer padat kering, polimer digunakan sebagai pelarut

    yang solid bersama dengan garam litium dan tidak mengandung cairan organik.

    Berdasarkan berat molekul (etilena oksida) (PEO) berbasis elektrolit polimer

    padat merupakan polimer terbaik untuk digunakan karena daya solvasi,

    kemampuan kompleksasi dan transportasi ion mereka mekanisme terhubung

    langsung dengan garam alkali (Li +). Namun, konduktivitas ionik garam PEO-

    lithium (LiX) elektrolit pada suhu kamar (10-7-10-6 S cm-1) tidak cukup tinggi

    untuk aplikasi yang paling praktis. Untuk mengatasi masalah ini, upaya penelitian

    yang konsisten telah dibuka untuk meningkatkan konduktivitas ionik PEO-LiX (X

    = ClO4-, CF3SO3-, BF4-, PF6-, dll) elektrolit polimer padat Konduktivitas dapat

    http://id.wikipedia.org/wiki/Korosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Lembaphttp://id.wikipedia.org/wiki/Minyakhttp://id.wikipedia.org/wiki/Dentuman_Besarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Dentuman_Besarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://id.wikipedia.org/wiki/Bumihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaktivitas&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mineralhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pegmatit&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Air_asinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Lempunghttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolisishttp://id.wikipedia.org/wiki/Litium_kloridahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalium_kloridahttp://id.wikipedia.org/wiki/Samuderahttp://id.wikipedia.org/wiki/Garamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Keramikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelashttp://id.wikipedia.org/wiki/Aloihttp://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_terbanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_terbanghttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Baterai_litium&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Fisika_nuklirhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisika_nuklirhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Baterai_litium&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_terbanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_terbanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Aloihttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelashttp://id.wikipedia.org/wiki/Keramikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Garamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Samuderahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalium_kloridahttp://id.wikipedia.org/wiki/Litium_kloridahttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolisishttp://id.wikipedia.org/wiki/Lempunghttp://id.wikipedia.org/wiki/Air_asinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pegmatit&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mineralhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaktivitas&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Bumihttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://id.wikipedia.org/wiki/Dentuman_Besarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Dentuman_Besarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Minyakhttp://id.wikipedia.org/wiki/Lembaphttp://id.wikipedia.org/wiki/Korosi
  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    7/15

    3

    ditingkatkan dengan menggunakan pengisi keramik anorganik seperti Al2O3,

    SiO2, TiO2 dan ZrO2 dalam matriks polimer tuan rumah

    Menurut Shin et al, (PEO) 10LiCF3SO3 elektrolit polimer dengan titanium

    oksida (TinO2n-1, n = 1, 2) diperkenalkan ke dalam sistem Li / S, dan tidak hanyameneliti konduktivitas ionik dan antarmuka stabilitas polimer elektrolit kering tapi

    juga karakteristik debit sel Li / S dengan (PEO) 10LiCF3SO3 elektrolit polimer.

    Dari hasil penelitian ini, titanium oksida adalah senyawa yang baik sebagai

    pengisi keramik di (PEO) 10LiCF3SO3 kering polimer elektrolit. Titanium Oxide

    pengisi memiliki ukuran sub-mikron dan beberapa mikron yang terdiri dari

    berbagai tahapan yang disusun oleh bola penggilingan untuk 100 jam,.

    Penambahan titanium oksida yang mengandung Ti2O3, TiO dan Ti2O ke (PEO)

    10LiCF3SO3 elektrolit polimer meningkatkan konduktivitas ionik karena

    perubahan getaran -C-O-C dan struktur ionik elektrolit polimer oleh penurunan

    dalam kristalinitas polimer PEO elektrolit, dan perlawanan antarmuka antara

    polimer elektrolit dan elektroda lithium yang sangat menurun dengan menurunkanbidang kontak antara lithium dan elektrolit.

    2.5 PVDF Berbasis Gel Polimer elektrolit

    Poli (vinilidena) (PVDF) ialah bahan membran yang berkaitan dengan sifat

    yang luar biasa memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, stabilitas termal,

    ketahanan kimia, dan hidrofobisitas tinggi [70]. Berdasarkan berbagai properti

    menarik yang, PVDF telah dipilih sebagai polimer yang cocok. Elektrolit polimer

    berbasis PVDF diharapkan menjadi sangat stabil karena gugus fungsional kuat

    penarik elektron (-C-F). Selain itu, PVDF sendiri memiliki konstanta dielektrik

    yang tinggi ( = 8.4) untuk polimer, yang dapat membantu dalam ionisasi lebih

    besar dari garam lithium, dan dengan demikian memberikan konsentrasi tinggibiaya operator

    Menurut Ryu et al. [72]. The PVDF gel elektrolit polimer disiapkan oleh

    LiCF3SO3 sebagai sumber daya lithium-ion, tetraglyme sebagai plasticizer, dan

    PVDF sebagai agen pembentuk gel dalam pelarut THF pada atmosfer Ar. Sebuah

    film PVDF elektrolit bebas diperoleh setelah pelarut diuapkan di ruang

    temperatur. Dengan menggunakan PVDF polimer elektrolit, sel Li / S memiliki

    dua daerah potensial dataran tinggi seperti dan kapasitas debit 1.268 mAh -g 1

    pada debit pertama. Kapasitas debit menurun menjadi 1.028 mAh -g 1 dan

    wilayah dataran tinggi atas menghilang setelah debit kedua. Dari XRD dan hasil

    DSC elektroda sulfur, model dibangun seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4menunjukkan bahwa unsur sulfur menghilang dan berubah menjadi Li2Sn (n> 4)

    di daerah dataran tinggi atas dan Li2S dibentuk di daerah dataran tinggi rendah.

    2.6. PVDF-HFP Berbasis Gel Polimer elektrolit

    Poli (vinilidena) -hexafluoropropylene (PVDF-HFP). Memiliki Konstanta

    dielektrik tinggi = 8,4, dan juga terdiri darikedua fase amorf dan kristal; fase

    amorf polimer membantu untuk konduksi ionik yang lebih tinggi, sedangkan fase

    bertindak kristal sebagai dukungan mekanik untuk elektrolit polimer . Menurut

    Shin et al. [76] persiapan dan kinerja gel elektrolit PVDF-HFP dalam baterai Li /

    S. The PVDF-HFP gel polimer elektrolit dengan tetra etilena glikol dimethylether

    (TEGDME) sebagai plasticizer, LiCF3SO3, LiBF4 dan LiPF6 sebagai garam

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    8/15

    4

    litium dan aseton sebagai pelarut dibuat dengan pengecoran pelarut bubur yang

    dicampur PVDF-HFP kopolimer dengan aseton dan garam menggunakan teknik

    bola-penggilingan. Elektrolit polimer ini menunjukkan sifat mekanik yang tinggi

    dan konduktivitas ionik yang baik (4,99 10-4 S cm-1 pada suhu kamar).

    Sebagai gel elektrolit polimer bola-digiling diperkenalkan ke dalam sel Li / Sdengan sulfur sebagai katoda dan lithium sebagai anoda. Pertama kapasitas debit

    tertentu dengan tingkat debit sebesar 0,14 mA cm-2 pada suhu kamar sekitar 575

    dan 765 mAh -g 1. Suhu leleh kristal PVDF-HFP ditemukan menurun, yang

    mungkin disebabkan oleh penurunan kristalinitas dengan pemotongan rantai

    polimer selama bola penggilingan. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa

    teknik bola-penggilingan bisa menjadi teknik preparatif sangat menjanjikan untuk

    persiapan bubur untuk elektrolit polimer.

    Menurut Di Wang et al. Elektrolit gel polimer dibentuk dengan menjebak

    elektrolit cair PC-EC-DEC (1: 4: 5 v / v) yang mengandung 1 M LiPF6 di tempat

    yang kering PVDF-HFP / SiO2 matriks polimer. Dan Film PVDF-HFP / SiO2 inikering dengan struktur pori melimpah disiapkan dengan metode pemisahan fase.

    Konduktivitas ionik yang dihasilkan gel elektrolit polimer adalah sekitar 1,2 10-

    3 S cm-1 di kamar

    BAB III BAHAN DAN METODE

    3.1

    Alat dan bahan

    3.1.1

    Alat

    Alat-alat yang digunakan adalah Impedansi elektrokimia (EIS), oven

    vakum, x-ray difraksi (XRD) tipe Rigaku-Dmax 2500, Biologic VMP3.

    mikroskop elektron (SEM), dispersi energi spektroskopi (EDS).

    3.1.2 Bahan

    Bahan-bahan yang digunakan adalah gas argon, Unsur Belerang, Unsur

    Litium, 10% Asetilena hitam 10% Polyvinylidene fluoride (PVDF), pengikat di

    N-metil-2-pyrrolidinone (NMP), katoda belerang mengandung 50% Sulfur, 40%

    Karbon hitam, dan 10 % PVDF binder, Alumunium foil, graphene oksida (GO)

    3.2

    Metode3.2.1 Preparasi dan Karakterisasi

    Preparasi GO dibuat dengan metode Hummers, kemudian dicampur

    dengan unsur S dengan perbandingan 1: 5, dengan campuran yang ditunjuk

    S/GO. S/GO kemudian di ultrasonikasi selama 30 menit untuk mendapatkan

    suspensi yang seragam dan kemudian diliofilisasi. Campuran panaskan di suhu

    423K selama 4 jam dengan menggunakan gas argon, agar unsur S meleleh dan

    masuk ke dalam lapisan GNS. Kemudian, suhu dinaikkan menjadi 573K dan

    ditahan selama 2 jam. Analisis mikro dikarakterisasi menggunakan alat XRD tipe

    Rigaku-Dmax 2500 difraktometer dengan radiasi Cu, dan menggunakan alat

    SEM.

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    9/15

    5

    3.2.2 Pengukuran Elektrokimia

    Katoda dibuat dengan mencampur 80% Komposit dengan 10% Asetilena

    hitam 10% Polyvinylidene fluoride (PVDF), pengikat di N-metil-2-pyrrolidinone

    (NMP) pelarut. Sebuah katoda belerang mengandung 50% S, 40% Karbon hitam,

    dan 10 % PVDF binder juga disiapkan, cara yang sama untuk membandingkandengan katoda bekerja. Larutan dilapisi Alumunium foil kemudian dikeringkan

    dalam oven vakum pada 333K selama 24 jam. Selanjutnya, elektroda dipotong

    menjadi disk dengan diameter 12 mm. Arus diuji antara 1,2 V dan 3 V,

    menggunakan sistem LAND CT2001A multi-channel sistem pengujian baterai

    pada suhu kamar. Impedansi elektrokimia (EIS) pengukuran dilakukan dengan

    alat Biologic VMP3.

    BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

    Baterai ion Li dengan energi kepadatan tinggi dapat diaplikasikan untuk

    menyimpan listrik. Salah satu komponen yang paling penting untuk perangkat

    penyimpanan adalah Sel Li-S. Kapasitas spesifik teoritis S adalah 1.672 mAh g-1,

    Sesuai dengan teori energi spesifik dari 2.600 kg Wh-1. Selain itu sumber daya

    yang banyak, biaya rendah dan ramah lingkungan. Namun, konduktivitas listrik

    yang rendah pada senyawa S dan senyawa organik yang terkandung dapat

    membatasi aktifnya bahan akibat kontak elektrokimia yang sedikit dalam

    materi. Selain itu, terjadi pemisahan antara produk reaksi elektrokimia

    polisulfida.

    Para nanosheets sulfur/graphene (S/GNS) komposit disiapkan melalui

    reduksi termal antara sulfur (S) dan graphene oksida (GO). Morfologi dan

    komposisi campuran tersebut dianalisis dengan cara x-Ray Powder Difraction

    (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Energy Dispersive

    Spectroscopic (EDS). Hal ini ditemukan bahwa unsur S terdistribusi secara

    merata pada lapisan GNS. Graphene dengan struktur dua dimensi dari atom

    karbon digunakan sebagai konduktif dan menyerap bahan unsur S pada katoda

    baterai Li-S baterai. Campuran katoda S/GNS menunjukkan kapasitas

    elektrokimia tertentu, yaitu sekitar 1598 mAh g-1, unsur S pada debit awal tetap

    di atas 670 mAh g-1 setelah 80 siklus.

    GNS dengan struktur dua dimensi dari atom karbon dengan luas permukaan

    yang tinggi, konduktivitas listrik yang tinggi , stabilitas kimia, dan sifat mekanik

    yang digunakan untuk penyimpanan energi. GNS menunjukkan peningkatan

    kapasitas. Campuran graphene-sulfur dengan sintesis partikel belerang dilapisi

    dengan PEG mengandung surfaktan dan GNS. Campuran menunjukkan kapasitas

    khusus yang tinggi dengan stabilitas siklik relatif baik sebagai katoda untuk

    baterai Li-S . metodologi yang digunakan untuk sintesis skala besar yaitu

    campuran S /GNS, dimana GO digunakan sebagai pengganti GNS yang mudah

    untuk dipersiapkan, dan S sebagai pereduksi yang akan mengurangi GO ke GNS

    melalui proses termal. Sementara itu, unsur S dapat homogen dengan

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    10/15

    6

    didistribusikan antara lapisan GNS dan S untuk berinteraksi kuat dengan

    karbon. Metode liofilisasi juga dapat menjaga luas permukaan campuran agar

    tetap stabil.

    Gambar 1 Hasil analisis SEM (a) bubuk unsur S, (b) GNS dan (c) campuran S/GNS

    Gambar 1 merupakan hasil analisis dengan menggunakan alat SEM

    dengan komponen yang dianalisis yaitu S, GNS dan dan campuran antara S dan

    GNS.Gambar 1a menunjukkan bahwa kekuatan Sulfur pada ukuran partikel mikro

    .Gambar 1b menunjukkan bahwa GNS berkurang dengan terjadinya dekomposisi

    pada 573K selama 4 jam dengan menggunakan gas argon, dan gambar 1c setelah

    perlakuan panas dari S / GO, yang memiliki ukuran partikel S mikro mengalamipelelehan dan terjadi pelapisan pada lembaran GNS. Untuk menguji keakuratan

    dari komposisi S/GNS yang telah diuji pada SEM , pemeriksaan secara kimia

    menegaskan bahwa partikel terlihat terang pada gambar SEM yang ditunjukkan

    pada gambar 2a yang menunjukkan adanya unsur C, gambar 2c merupakan

    keberadaan karbon dengan unsur S yang dilapisi pada lembaran GNS. Gambar 2d

    keberadaan S, dengan menggunakan EDS spektrum yang menunjukkan adanya

    unsur S. Gambar 2b juga menunjukkan keberadaan unsur S. Hasil ESD dapat

    dilihat pada gambar 2.

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    11/15

    7

    Gambar 2 Karakterisasi ESD dari campuran S /GNS (a) SEM GNS dilapisi partikel unsur S. (b)

    Spektrum EDS pada gambar a. (c) keberadaaan karbon pada ESD yang terdapat dalam gambar a.

    (d) Keberadaan unsur S dalam gambar a

    Gambar 3 Kurva XRD dari unsur S dan campuran unsur S/GNS

    Berdasarkan gambar 3 unsur S berada pada sumbu x dengan rentang

    tajam 10-60 derajat dan sumbu y terdapat besarnya intensitas, menunjukkan

    kondisi kristal yang baik. Campuran unsur S / GNS dengan kandungan unsur S

    rendah 22 %, puncak karakteristik kristal S tidak terdeteksi, yang menunjukkan

    bahwa S menjadi amorf dan homogen didistribusikan dalam campuran.

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    12/15

    8

    Gambar 4 Kurva debit Pertama S dan S / GNS komposit elektroda

    Gambar 4 menunjukkan kurva debit pertama dari unsur S dan campuran

    S/GNS dengan potensial Li / Li+ . Kurva debit ini mewakili karakterisasi khas

    baterai Li-S. Kurva debit menunjukkan dua buah garis yang menunjukkan

    tingginya tegangan. Garis tersebut dikenal sebagai perubahan dari unsur S dari

    unsur Li. Semakin rendah garis yang terbentuk ini disebabkan oleh pengurangan

    orde Li polisulfida untuk menurunkan potensial Li sulfida. Berdasarkan unsur S

    (22%), kapasitas tertentu debit awal katoda kerja sekitar1598 mAh g-1,

    Pemanfaatan elektrokimia aktif S adalah 95,6% dengan asumsi reaksi lengkapuntuk produk Li2S. Sebaliknya, kapasitas tertentu debit awal katoda S adalah

    sekitar 1094 mAh g-1.

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    13/15

    9

    Gambar 5 kapasitas pengisian dengan nomor siklus untuk S dan S / GNS elektroda campuran

    Kapasitas dari S/GNS campuran elektroda dibandingkan dengan unsur

    murni S, yang ditunjukkan pada gambar 5, dengan arus konstan dari 160 mAh g-1.unsur S kapasitas elektroda komposit turun dari awal 1598 mAh g-1 hingga 670

    mAh g-1 setelah 80 siklus, yang menunjukkan stabilitas siklik yang

    baik. Kapasitas awal elektroda campuran S/GNS lebih tinggi dari unsur S

    elektroda murni dan stabilitas siklik dari campuran S/GNS juga meningkat.

    .Gambar 6 Kurva Impedansi untuk Elektroda Campuran S dan S-GNS

    EIS juga digunakan untuk menyelidiki perbedaan elektrokimia dari dua

    elektroda. Metode Nyquist digunakan dalam rangkaian ekivalen yang

    disederhanakan di kanan atas digunakan untuk menginterpretasikan data yang

    diukur. Hal ini dapat dilihat dari semua titik-titik Nyquist katoda adalah disusun

    oleh setengah lingkaran pada frekuensi tinggi yang berkaitan dengan resistensi

    kontak dan transfer resistensi, dan garis pendek cenderung di daerah frekuensi

    rendah karena difusi ion dalam katoda. Setengah lingkaran di S/GNS elektroda

    jauh lebih kecil dari elektroda S, karena GNS memberikan bias elektron yang

    lebih baik dan jaringan konduktivitas ionik.

    Keberhasilan operasi dari baterai Li/S telah dicapai melalui pengembangan

    komposit belerang dengan karbon dan polimer bahan. Dalam komposit tersebut,

    partikel S yang tertanam ke dalam karbon atau polimer konduktif matriks, yang

    meningkatkan konduktivitas elektronik dari komposit dan menghambat

    pembubaran polysulfides ke dalam elektrolit. Strategi lain untuk meningkatkan

    kapasitas dan cyclability baterai Li / S adalah optimasi elektrolit sehingga dapat

    mengurangi hilangnya belerang dengan pelarutan dalam cairan elektrolit. Di

    antara modifikasi elektrolit mungkin, penggantian elektrolit organik cair sama

    dengan elektrolit polimer telah terbukti menjanjikan dan efisien. Kategori

    pertama, murni elektrolit polimer padat, terdiri dari garam lithium (misalnya,

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    14/15

    10

    LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN (CF3SO2)2, LIC(CF3SO2)3)

    dilarutkan dalam tinggi host polieter berat molekul, (misalnya, PEO dan PPO)

    yang bertindak sebagai pelarut padat.

    BAB V PENUTUP

    Simpulan

    Baterai Li / S memberikan banyak harapan, tetapi juga banyak tantangan.

    Secara umum, masalah utama dalam baterai Li / S adalah kemampuannya siklik

    yang buruk, yang terutama disebabkan oleh polysulfides yang larut ke dalam

    elektrolit. Untuk mengatasi masalah ini, elektrolit polimer dimasukkan ke Li / S

    baterai, dengan kerja polimer elektrolit dan gel polimer elektrolit kering. Namun,

    masalah baterai Li / S, terdapat agregasi sulfur atau lithium sulfida, tidak bisa

    diselesaikan hanya dengan memodifikasi elektrolit. Bersama dengan kemajuan

    anoda dan katoda, pengembangan elektrolit polimer dengan konduktivitas yang

    tinggi, kompatibilitas tinggi dan kekuatan mekanik, dapat menawarkan masa

    depan yang menjanjikan untuk baterai Li / S.

    Unsur campuran S/GNS dengan struktur berlapis diperoleh dari panasdengan campuran unsur S dan GO, GO dapat juga dikurangi menjadi GNS dan

    unsur S dilapisi ke GNS melalui pemanasan. Campuran unsur S/GNS

    menunjukkan kapasitas tertentu, yaitu sekitar 1598 mAh g-1, unsur S di debit

    awal tetap di atas 670 mAh g-1 bahkan setelah 80 siklus. GNS bias memberikan

    elektron yang lebih baik dan jaringan konduktivitas ionik dalam komposit dan

    juga dapat berisi polisulfida efektif. Campuran S/GNS komposit adalah bahan

    katoda yang baik untuk isi ulang baterai Li-S.

    DAFTAR PUSTAKA

    [AOAC] Association of Official Analytical Chemists. 2002. AOAC

    International methods committee guidelines for validation of qualitative and

    quantitative food microbiological official methods of analysis.. J AOAC Int.

    [ASEAN] Association of South East Asian Nations. 1996. Good

    Manufacturing Practice Guidelines. Ed ke-3. Jakarta: ASEAN.

    Chan CC. 2004. Potency method validation. New Jersey: J Wiley.

  • 8/10/2019 makalah baterai litium sulfur

    15/15

    11

    Chen YC, et al. 2008. Method Development and Validation for the GC-FID

    Assay of Ethanol in Reservoir-type Fentanyl Transdermal Patches. Journal of

    Food and Drug Analysis, Vol. 16, No. 6. : Taipei, Taiwan

    [Depkes RI] Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 2001. PetunjukOperasional Penerapan CPOB. Ed ke-2. Jakarta: Depkes

    Harmita. 2006. Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara

    Perhitungannya. Depok : Dept. Farmasi FMIPA UI

    Johnson E L & Stevanson R. 1991. Dasar Kromatografi Cair. Kosasih,

    penerjemah. Bandung : ITB

    Kuhlman J.J et al . 2003. Fentanyl Use, Misuse, and Abuse: A Summary of

    23 Postmortem Cases. Journal of Analytical Toxicology.

    McNair H.M & Miller J.M. 1998. Basic Gas Chromatography. New York :John Wiley & Sons Inc.

    Miller J. C. & J. N. Miller. 1991. Statistika Untuk Kimia Analitik edisi

    kedua. Penerjemah suroso Bandung :ITB terjemahan dari: statistic for analytical

    chemistry 2nd edition