Perpustakaan Digital ITB

Superkapasitor hibrida menjadi salah satu solusi piranti penyimpan energi yang menjanjikan karena mampu mengombinasikan densitas daya tinggi, densitas energi tinggi, pengisian cepat namun tetap memiliki stabilitas siklus baik. Material berbasis logam fosfat telah menarik perhatian luas sebagai kandidat elektroda positif untuk devais penyimpan energi karena memiliki stabilitas struktur yang tinggi, konduktivitas ionik yang baik, serta banyak situs aktif redoks yang mendukung proses penyimpanan muatan. Secara khusus, material trimetal fosfat menunjukkan keunggulan yang lebih signifikan dibandingkan sistem monometal maupun bimetal akibat adanya efek sinergis antar logam transisi yang mampu meningkatkan aktivitas redoks, memperkaya variasi keadaan valensi, serta memperbaiki stabilitas elektrokimia material. Disertasi ini secara sistematis memaparkan penelitian yang dibagi menjadi dua bagian. Pada studi pertama, material trimetal fosfat berbasis NiCoXPO (X=Mn, Fe, Cu) berhasil disintesis menggunakan metode self-template solvothermal sebagai elektroda positif untuk superkapasitor hibrida dengan karbon aktif sebagai elektroda negatif. Studi kedua melibatkan doping optimum dari hasil studi pertama yaitu Mn dengan variasi wt% yang berbeda (0, 1, 5, 10, 15, 20). Hasil FESEM menunjukkan terbentuknya struktur berpori dengan morfologi stacking plates hingga plates, sedangkan analisis XPS mengungkapkan bahwa variasi dopant mempengaruhi keadaan valensi kimia dan pembentukan situs aktif material. Pengujian elektrokimia melalui Cyclic Voltammetry (CV) menunjukkan adanya mekanisme faradik yang ditandai dengan puncak reduksi dan oksidasi. Material NiCoMnPO menunjukkan kapasitas spesifik tertinggi sebesar 670 C g-1 pada densitas arus 1,5 A g-1, sedangkan variasi NiCoMnPO 5% menghasilkan kapasitansi spesifik tertinggi sebesar 1536 F g-1 dalam elektrolit 6 M KOH. Mekanisme penyimpanan muatan didominasi oleh difusi terkontrol akibat struktur pori dan keberagaman situs aktif. Piranti superkapasitor hibrida NiCoMnPO//AC menghasilkan densitas energi sebesar 31,65 W h kg-1, sedangkan NiCoMnPO 5%//AC mencapai 46,10 W h kg-1 pada densitas daya 750 W kg-1. Kedua perangkat menunjukkan stabilitas siklus yang sangat baik dengan retensi kapasitansi hingga 98% setelah 10.000 siklus pada densitas 10 A g-1. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa material trimetal fosfat berbasis NiCoMnPO sangat potensial untuk dikembangkan sebagai elektroda superkapasitor hibrida berperforma tinggi. Penelitian ini berfokus pada upaya peningkatan performa elektrokimia material berbasis fosfat melalui modifikasi menjadi material trimetal. Pengembangan tersebut diharapkan dapat mendukung kemajuan teknologi superkapasitor hibrida sekaligus memberikan solusi terhadap berbagai tantangan pada sistem penyimpanan energi. ?