Perpustakaan Digital ITB

Baterai fleksibel memiliki potensi besar untuk aplikasi perangkat elektronik yang dapat dikenakan (wearable devices) dan teknologi layar lipat yang memerlukan densitas energi serta kapasitas tinggi dengan bobot yang ringan. Silikon merupakan kandidat utama material anoda karena kapasitas teoretisnya yang tinggi. Namun, penggunaan silikon pada baterai ion litium (LIB) terkendala oleh ekspansi volume yang masif selama proses litiasi/delitiasi serta konduktivitas yang rendah. Hal ini dapat menyebabkan keretakan, delaminasi, dan penurunan stabilitas siklus pada elektroda konvensional yang menggunakan pengikat (binder) dan pengumpul arus (current collector). Untuk mengatasi masalah tersebut, SiOx digunakan sebagai lapisan pelindung untuk meredam ekspansi volume silikon dan menstabilkan lapisan solid electrolyte interphase (SEI). Meskipun demikian, SiOx memiliki konduktivitas rendah yang dapat membatasi kinerja elektroda. Penelitian ini mengembangkan anoda Si yang diintegrasikan ke dalam jaringan serat karbon nanostruktur (carbon nanofiber/CNF) sebagai anoda mandiri (freestanding) tanpa penyangga. Pendekatan ini bertujuan menghasilkan elektroda yang lebih ringan, fleksibel, dan bebas dari risiko delaminasi. Tahapan penelitian dimulai dengan konversi limbah silika geotermal menjadi silikon melalui reduksi magnesiotermik. Material tersebut kemudian diintegrasikan ke dalam jaringan CNF berbasis poliakrilonitril (PAN) melalui metode pemintalan elektrik dan perlakuan termal untuk menghasilkan elektroda fleksibel Si@SiOx@CNF. Jaringan karbon berfungsi meningkatkan konduktivitas listrik sekaligus menyediakan kerangka penyangga yang mampu merelaksasi tegangan akibat ekspansi silikon selama siklus pengisianpengosongan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampel optimal Si@SiOx- 50@CNF menghasilkan kapasitas pengosongan sebesar 448 mAh g-1 pada rapat arus 200 mAh g-1 dan tetap stabil hingga 200 siklus pada konfigurasi setengah sel (half-cell). Pada pengujian sel penuh (full-cell) menggunakan katoda LiFePO4, elektroda ini memberikan kapasitas awal 129 mAh g-1 dengan retensi kapasitas sebesar 91% selama 50 siklus pada rapat arus 0,1C. Selain itu, pengujian pada konfigurasi pouch cell fleksibel menunjukkan kemampuan mempertahankan 76% kapasitas setelah 8 siklus pembengkokan. Hasil ini membuktikan bahwa penggunaan anoda mandiri berbasis CNF efektif dalam meningkatkan integritas mekanik dan kinerja elektrokimia anoda Si@SiOx