Perpustakaan Digital ITB

Superkapasitor merupakan perangkat penyimpan energi yang sangat menjanjikan karena memiliki densitas daya yang tinggi, proses charge-discharge yang cepat, dan masa penggunaan yang panjang. Namun, densitas energi dari superkapasitor perlu ditingkatkan karena saat ini masih tertinggal dari baterai. Penggunaan elektroda superkapasitor tipe baterai dalam superkapasitor memungkinkan peningkatan densitas energi karena reaksi redoks yang reversibel. Material open-framework seperti Versailles Santa Barbara – 5 (VSB-5) dan Metal Organic Framework (MOF) menunjukkan potensi besar sebagai kandidat elektroda karena memiliki luas permukaan dan porositas yang tinggi. Namun, konduktivitas rendah material ini menghambat implementasi praktis material dalam superkapasitor. Konversi material open framework ini menjadi material fosfat dapat menjadi salah satu upaya untuk mengatasi hal ini karena fosfat memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi. Disertasi ini secara sistematis memaparkan penelitian yang terbagi ke dalan tiga bagian. Pada studi pertama, VSB-5 diubah menjadi nikel fosfat (Ni3PO4) melalui kalsinasi pada rentang suhu 300 hingga 800°C. Hasil menunjukkan bahwa sampel yang dipanaskan pada 600°C menunjukkan kapasitas spesifik tertinggi sebesar 516 C g?¹ pada 0,62 A g?¹. Densitas energi sebesar 52 Wh kg-1 pada 434 W kg-1 diamati dalam pembentukan superkapasitor asimetris yang menggunakan fosfat dan karbon aktif. Studi kedua melibatkan konversi MOF menjadi fosfat dengan variasi rasio mol Ni/Co (10:1, 1:1, 1:10). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampel fosfat dengan rasio Ni/Co 10:1 menunjukkan kapasitas sebesar 522 C g-1 pada 0,5 A g-1, melebihi prekursor MOF-nya (437 C g-1 pada 0,5 A g-1). Selain itu, penyusunan superkapasitor asimetris dengan fosfat ini dan karbon aktif mencapai kepadatan energi sebesar 22 Wh kg-1 pada 363 W kg-1. Studi ketiga mempelajari konversi NiCo-MOF menjadi fosfat. Namun, pada kasus ini, sintesis MOF melibatkan polivinilpirolidon sebagai penstabil, dengan variasi kandungan kobalt pada 10%, 20%, dan 30% mol. Hasil menunjukkan bahwa fosfat yang berasal dari NiCo-MOF dengan kandungan kobalt 30% menunjukkan kapasitas sebesar 857 C g?¹ pada 0,5 A g?¹, melebihi precursor MOF-nya (393 C g?¹). Lebih lanjut, superkapasitor asimetris yang disusun dengan fosfat ini mencapai densitas energi maksimum sebesar 14 Wh kg-1 pada kepadatan daya 363 W kg-1. Studi ini fokus pada peningkatan performa elektrokimia dari material open framework ketika diubah menjadi material fosfat. Studi ini diharapkan dapat memajukan pengembangan superkapasitor dan mengatasi tantangan dalam sistem penyimpanan energi.