Perpustakaan Digital ITB

Mesocarbon microbeads (MCMB) merupakan salah satu material prekursor karbon untuk anoda baterai lithium-ion karena energy density yang besar dan efisiensi discharge yang tinggi. MCMB adalah komponen tak larut dari proses ekstraksi toluene produk hasil pirolisis coal tar pitch (CTP) di atas suhu 400°C dalam kondisi inert. Namun, CTP hasil distilasi heavy tar (HT) umumnya belum bisa langsung digunakan dalam sintesis MCMB karena kadar abu yang tinggi dan nilai softening point yang rendah. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh pemanasan HT yang telah dimodifikasi dengan variasi kondisi operasi terhadap karakteristik material MCMB yang dihasilkan. Penelitian dimulai dengan pretreatment HT via sedimentasi statis untuk mengurangi kadar abu dan hasilnya disebut modified heavy tar (MHT). MHT didistilasi untuk memperoleh MHT Pitch (MHTP) yang kemudian di-thermal treatment pada 400°C dalam kondisi inert sambil diaduk untuk meningkatkan nilai softening point-nya dan menghasilkan thermally treated MHTP (T-MHTP). Selanjutnya, HT, MHT, dan MHTP dikarakterisasi untuk mengetahui kadar abu, quinoline-insoluble (QI), dan toluene-insoluble (TI), sedangkan MHTP dan TMHTP juga diuji softening point-nya. T-MHTP kemudian dipanaskan dengan memvariasikan suhu final (410, 430, 450°C), waktu tahan (60, 120, 180 menit) dan laju pemanasan (1, 5, 10°C/menit) untuk menghasilkan mesophase pitch (MP). MCMB dari MP dipisahkan menggunakan toluena lalu dikarakterisasi dengan scanning electron microscope (SEM) untuk mengetahui morfologinya, X-Ray diffractogram (XRD) untuk menentukan struktur kristalinitas dengan parameter d002, stacking height (Lc) dan stacking layers number (N), serta fourier transform infra red (FTIR) untuk menentukan gugus fungsi dan indeks aromatisitas (Iar)nya. Hasil percobaan menunjukkan sedimentasi statis HT mampu menurunkan: kadar abu (1,5% menjadi 0,2%), QI (15,9% menjadi 2%), dan TI (17% menjadi 3%). Selanjutnya, MHTP dihasilkan dengan yield 43,33%, rasio C/H sebesar 1,79, serta nilai QI dan TI sebesar 11% dan 26%. Thermal treatment MHTP berhasil meningkatkan nilai softening point dari 80°C menjadi 120°C. Hasil percobaan menunjukkan kondisi terbaik pembuatan MP/MCMB diperoleh pada suhu 450°C, waktu tahan 180 menit, dan laju pemanasan 5°C/menit yang menghasilkan spheres paling kecil dan struktur kristalinitas paling teratur, yang ditunjukkan oleh nilai d002 0,345 nm, Lc 2,251 nm, dan N 7,530 nm. Namun, morfologi dari MCMB belum berbentuk spherical karena kemungkinan terjadi secondary QI dan secondary TI akibat suhu distilasi MHT dan thermal treatment MHTP di atas 350oC. Di sisi lain, Iar untuk keseluruhan sampel tidak berbeda jauh yang menunjukkan T-MHTP tidak mengalami perubahan gugus fungsi signifikan pada rentang kondisi percobaan ini.