Perpustakaan Digital ITB

Baterai logam litium tanpa anoda (Anode Free Lithium Metal Battery/AFLMB) menawarkan potensi densitas energi praktis yang sangat tinggi (> 500 Wh Kg-1) untuk memenuhi kebutuhan kosnumsi listrik masa depan. Namun, deposisi logam litium yang tidak seragam pada permukaan penangkap arus tembaga yang bersifat lithiophobic memicu pertumbuhan dendrite yang merusak, pembentukan "litium mati", serta rendahnya efisiensi Coulombic. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi kendala tersebut dengan merekayasa permukaan penangkap arus tembaga menggunakan lapisan pelindung buatan (Artificial Protective Layer/APL) berupa jaringan serat nano polimer Polyvinylidene Fluoride - Polyethylene Oxide (PVDF-PEO), memanfaatkan sifat piezoelektrik dari fasa ????-PVDF dan gugus eter dari PEO yang memfasilitasi pergerakan ion. Campuran 2 polimer ini disintesis melalui metode electrospinning. Analisis XRD dan FTIR mengonfirmasi keberhasilan pembentukan fasa polar elektroaktif ????-PVDF sebesar 47,92% pada sampel komposit hibrida PVDF-PEO hasil electrospinning. Analisis DSC menunjukkan penurunan derajat kristalinitas PVDF menjadi 5,88% pada sampel PVDF-PEO, yang memperluas fasa amorf untuk kelancaran transportasi ion Li+. Pengukuran LCR Meter mendemonstrasikan bahwa penambahan PEO meningkatkan konstanta dielektrik membran secara signifikan hingga mencapai 5,27 (2,9 kali lebih tinggi dari PVDF murni), yang berperan penting dalam menghomogenkan distribusi medan listrik lokal di permukaan elektroda. Pada pengujian half-cell (Li||Cu) dengan rapat arus 1 mA cm-2 dan kapasitas 1mAh cm-2, elektroda Cu@PVDF-PEO menghasilkan overpotensial nukleasi terendah 80,9 mV (dibandingkan 94,6 mV pada Cu polos) dan mampu memperpanjang masa pakai operasional sel hingga 490 jam (211 siklus), mengungguli Cu polos yang mengalami kegagalan hubungan arus pendek pada 99 jam (42 siklus). Analisis Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) setelah 50 siklus mengonfirmasi resistansi transfer muatan (Rct) terkecil sebesar 34,34 ? pada sel Cu@PVDF-PEO. Pada pengujian full-cell dengan katoda LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC622), sel Cu@PVDF-PEO mencapai efisiensi coulombic awal (ICE) sebesar 86,52%, retensi kapasitas akhir siklus ke-50 sebesar 31,72% (dibandingkan 82,66% dan 24,98% pada sel Cu polos), serta ketahanan laju arus (rate capability) yang lebih stabil. Pengamatan secara langsung melalui In situ Microscopy membuktikan secara visual bahwa lapisan hibrida serat nano ini secara efektif menstabilkan fluks ion Li+ dan menekan pertumbuhan lokal dendrite litium.