ABSTRAK Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani BAB 1 Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani BAB 2 Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani BAB 3 Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani BAB 4 Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani BAB 5 Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani PUSTAKA Vita Ambarwati
PUBLIC Resti Andriani
Penggunaan kendaraan listrik berbasis baterai menjadi pilihan untuk menurunkan
emisi gas CO2 yang dihasilkan dari sektor transportasi yang berasal dari kendaraan
berbahan bakar fosil. Baterai lithium ion (LIB) menjadi pilihan yang paling banyak
digunakan saat ini sebagai sumber energi dari kendaraan listrik. Performa LIB
bergantung pada jenis katoda yang digunakan. Katoda berbasis nikel, khususnya
Ni0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC 811) diprediksi akan banyak digunakan pada kendaraan
listrik di masa yang akan datang. Pemilihan katoda NMC 811 ini karena memiliki
kapasitas dan energi spesifik yang tinggi serta biaya produksi yang relatif lebih
rendah. Baterai dengan katoda NMC 811 memiliki kekurangan pada aspek
kestabilan termal dan kapasitas retensi siklus charge-discharge saat digunakan
secara terus-menerus. Modifikasi pada katoda NMC banyak dilakukan untuk
meningkatkan performa elektrokimianya, khususnya kapasitas retensi siklusnya,
salah satunya dengan cara melakukan doping. Berdasarkan fakta tersebut,
penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh doping scandium terhadap
performa elektrokimia sel katoda NMC 811, khususnya dampaknya terhadap
kestabilan siklus kerjanya (retensi kapasitasnya).
Pada penelitian ini dilakukan doping Sc pada katoda berbasis NMC 811 dengan
metode ko-presipitasi. Prekursor NMC disintesis dengan cara mereaksikan garamgaram
sulfat (NiSO4.6H2O, CoSO4.7H2O dan MnSO4.H2O) dalam media
H2C2O4.2H2O 2M sebagai reagen penghelat (chelating agent) dan NH4OH sebagai
pengatur pH selama 2 jam. Presipitat yang diperoleh direaksikan dengan Sc2O3
dalam keadaan padat, kemudian dilakukan kalsinasi pada suhu 600 oC selama 6 jam
dan dilanjutkan dengan proses sintering pada suhu 800 oC selama 12 jam dengan
injeksi gas oksigen. Prekursor yang dihasilkan kemudian diaplikasikan sebagai
katoda pada sel baterai NMC 811 dan NMC didoping Sc yang berbentuk silinder.
Variabel pada percobaan sintesis prekursor katoda ini adalah dosis dopan Sc, yaitu
0; 2,5; 5; dan 7,5% mol Sc dari total mol Ni+Mn+Co+Sc pada prekursor berbasis
NMC 811. Material sintesis NMC 811 dan NMC didoping Sc menggunakan bahan
kimia teknis dari pasaran. Produk proses ko-presipitasi, produk kalsinasi dan
sintering dilakukan proses karakterisasi masing-masing dengan menggunakan Xray
Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy dan
Scanning Electron Microscope Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEMii
EDS). Tahap selanjutnya dilakukan perakitan sel baterai dan pengujian performa
elektrokimia sel menggunakan battery system test 8 (BST-8), Cyclic Voltammetry
(CV) dan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Data-data pengukuran
yang diperoleh kemudian diolah untuk mendapatkan performa elektrokimia sel
baterai yang meliputi kapasitas sel, retensi kapasitas dalam persen, konduktivitas
ionik dan koefisien difusi ion lithium dan dilakukan perbandingan untuk tiap variasi
katoda.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan dopan Sc tidak merubah struktur
kristal heksagonal dari NMC 811 tetapi meningkatkan ukuran dan keteraturan
struktur kristal. Morfologi prekursor NMC 811 cenderung berbentuk bulat,
sedangkan NMC didoping Sc cenderung berbentuk poligonal. Penambahan dopan
Sc dapat meningkatkan diameter partikel pernyusun prekursor katoda NMC 811.
Hasil analisis FTIR memperlihatkan kesesuaian gugus senyawa yang terbentuk
pada masing-masing tahap yang mengindikasikan adanya ikatan O-H, C-O dan
ikatan karbonat (CO3
2-) yang semakin melemah (melandai) setelah proses kalsinasi
dan sintering. Kapasitas discharge terbaik ditunjukkan oleh sampel NMC 811
sebesar 147,564 mAh/g dengan efisiensi 96,016%. Sementara, untuk retensi
kapasitas terbaik diperoleh pada sampel NMC-7,5% Sc dengan nilai 87,54%. Dari
hasil pengukuran CV, selisih puncak potensial redoks terendah yang
mengindikasikan reversibilitas reaksi reduksi-oksidasi saat siklus charge-discharge
ditunjukkan oleh sampel NMC-7,5% Sc sebesar 1,02 V. Penambahan dopan Sc
mengakibatkan selisih puncak redoks yang semakin kecil. Berdasarkan data-data
hasil pengukuran EIS, nilai konduktivitas dan difusi ion lithium terbaik ditunjukkan
oleh sampel NMC-7,5% Sc dengan nilai masing-masing 3,92x10-10 cm2/s dan
4,61x10-07 S/cm. Hasil penelitian yang diperoleh menjawab hipotesis penelitian,
dimana proses doping Sc dapat meningkatkan kestabilan siklus charge-discharge
dan retensi kapasitas sel baterai NMC 811.