Perpustakaan Digital ITB

Solid-State Battery (SSB) diklasifikasikan sebagai teknologi baterai yang memiliki potensi bahaya rendah dan kapasitas penyimpanan energi tinggi, dibandingkan dengan baterai lithium-ion konvensional yang rentan meledak saat terjadi short circuit. Namun perubahan volume pada SSB dapat menimbulkan beban mekanis yang menyebabkan konsentrasi tegangan tinggi pada elektroda, elektrolit, dan interface sehingga menciptakan retakan mikro yang meningkatkan hambatan listrik juga menurunkan kinerja SSB secara signifikan. Functionally Graded Material (FGM) diperkenalkan untuk digunakan pada baterai menggantikan SSB konvensional. FGM dibuat dengan mencampurkan elektroda dan molekul elektrolit untuk menghasilkan lapisan dengan sifat gradasi dengan komposisi yang berubah secara bertahap. FGM menjadi kandidat kuat untuk menggantikan SSB konvensional karena dengan tidak adanya interface, konsentrasi tegangan tinggi tidak akan terjadi, sehingga dapat menghindari munculnya retakan, yang secara langsung meningkatkan kinerja SSB. Penelitian ini bertujuan untuk melihat potensi peningkatan sifat mekanik Solid-State Battery (SSB) menggunakan Functionally Graded Material (FGM). Spesimen elektrolit padat Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP) yang dicampur dengan Acetylene Black (AB) dibuat dengan proses kompaksi dan sintering. Konduktivitas ionik spesimen diukur terlebih dahulu dengan metode Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Pengujian tekan kemudian dilakukan untuk mendapatkan sifat mekanik dari spesimen. Selanjutnya, Finite Element Model dari elektrolit padat dikembangkan, termasuk perilaku retaknya berdasarkan traction-separation law dengan memasukkan Cohesive Zone Model (CZM) di antara mesh model. Model FGM dikembangkan dengan 4 tipe gradasi komposisi berbeda untuk dilihat pengaruhnya terhadap sifat mekanik. Selanjutnya model FGM anoda-elektrolit-katoda disimulasikan dengan perilaku penyusutan-ekspansi pada saat charging-discharging. Hasil simulasi menunjukkan sifat mekanik SSB meningkat secara signifikan dengan menerapkan FGM. Penggunaan FGM pada SSB mampu menurunkan konstrasi tegangan hingga mencapai 23% dan menurunkan jumlah terbentuknya retakan/failure mencapai 33%.