Perpustakaan Digital ITB

Anode dengan kapasitas luasan tinggi memiliki peran penting dalam aplikasi baterai ion litium yang membutuhkan densitas energi tinggi. Kebutuhan ini dapat dicapai dengan membangun arsitektur anoda tebal untuk mendapatan lebih banyak material aktif dalam satu luasan sehingga mampu menyimpan kapasitas lebih tinggi. Namun, kinerjanya dibatasi oleh transport elektron/ion yang lambat dan stabilitas siklus yang buruk. Penelitian ini menjawab tantangan anode berkapasitas luasan tinggi melalui arsitektur anode nanofiber yang disintesis melalui proses pemintalan elektrik. Limbah silika geotermal (SiO2) sebagai material aktif penyimpan kapasitas dimodifikasi dengan cetrimonium bromide (CTAB) untuk menyetabilkan potensial permukaan nanopartikel silika sehingga diperoleh dispersi homogen dalam larutan polimer. Pemintalan elektrik menghasilkan nanopartikel silika terselubungi nanofiber karbon terdoping nitrogen dengan struktur seperti gelendong (SiO2-CTAB@CNF). Berbeda dengan arsitektur anode tebal hasil metode pelapisan pasta anoda, nanofiber karbon menyediakan struktur jaring konduktif yang saling terhubung dan jalur infiltrasi yang efisien bagi elektrolit untuk membasahi seluruh ketebalan anoda. Oleh karena itu, meskipun dengan muatan massa per satuan luas tinggi (9.42 mg cm-2), anode SiO2-CTAB@CNF dapat mencapai kapasitas luasan tinggi (~4 mAh cm-2) yang memenuhi target kapasitas luasan tinggi baterai ion litium komersial. Dari analisis pasca pengujian, struktur seperti spindel juga bermanfaat untuk mengurangi ekspansi volume anoda berbasis silika, memungkinkan anoda mempertahankan kapasitas 80% (3,2 mAh cm-2) setelah 100 siklus. Studi ini tidak hanya menyoroti potensi pemanfaatan limbah silika geotermal untuk teknologi baterai lithium-ion yang berkelanjutan, tetapi juga keuntungan dari metode fabrikasi untuk memperoleh anoda berkinerja tinggi.