Perpustakaan Digital ITB

Ketidakstabilan termal dan penurunan kapasitas energi merupakan dua masalah yang umum dihadapi pada katoda struktur layered-metal oxide (LMO) sel baterai Li-ion berbasis nikel-kobalt-mangan (NCM) berlapis kaya nikel (LiNixCoyMnzO2, x > y, x > z, x + y + z = 1). Observasi eksperimen telah menunjukkan pembentukan vakansi oksigen dan transisi fasa spontan terjadi dalam katoda yang terdelitiasi secara berkepanjangan - dua peristiwa ini juga terjadi secara bersamaan dalam kondisi lingkungan tertentu. Pada tugas akhir ini, dilakukan peninjauan skala nano berbasis teori fungsional kerapatan (DFT) untuk menganalisis kaitan dari vakansi oksigen dengan pemrakarsa dari transisi fasa: migrasi atomik logam transisi dari slab layeredmetal oxide menuju situs aktif ion Li+ yang mengisi ruang antar slab. Peninjauan ini dilakukan dalam keadaan litiasi katoda hingga 55%, sesuai dengan persen litiasi yang digunakan secara konvensional. Dalam keadaan terdelitiasi, ditemukan bahwa daya oksidasi pada logam transisi berkurang, hal ini mengakibatkan kerentanan oksigen untuk mengalami oksidasi yang beresiko membentuk vakansi. Pembentukan vakansi akan dipermudah apabila atom oksigen hanya berikatan dengan atom Ni dengan temperatur pembentukan pada situasi ini sebesar 397 K. Perbandingan energetika menunjukkan bahwa keberadaan vakansi oksigen menurunkan stabilitas logam transisi pada slab oksida logam sehingga memicu perpindahan atau dislokasi. Keberadaan vakansi ini juga menekan barier keadaan transisi dari perpindahan tersebut, sehingga migrasi atomik terjadi dengan laju yang lebih cepat. Kalkulasi termodinamika lebih lanjut dilakukan untuk menentukan tolak ukur pembentukan vakansi dan migrasi atomik dalam rentang temperatur maupun tekanan tertentu.