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_kimia8/10/2019 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/Korosi8/10/2019 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
Top Related