Perpustakaan Digital ITB

Mesocarbon microbeads (MCMB) merupakan salah satu material prekursor grafit sintetik anoda karbon menjanjikan untuk baterai LiB yang dapat dipersiapkan dari coal tar pitch (CTP) karena ukurannya yang seragam, morfologi yang bulat, mikrostruktur yang unik, serta dalam pengaplikasiannya sebagai anoda memiliki kapasitas yang tinggi serta daya siklus yang baik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi atmosfer gas pada metode heat treatment muffle furnace CTP terhadap hasil akhir MCMB, serta perbandingan karakteristik MCMB hasil dengan prekursor semicoke - CTP dan coke - CTP. Penelitian dimulai dengan distilasi konvensional semicoke - coal tar untuk membentuk CTP. Selanjutnya, heat treatment dilakukan menggunakan muffle furnace menggunakan CTP sebagai sampel pada suhu 280oC dengan waktu tahan 4 jam, laju pemanasan 5oC/menit dengan variasi atmosfer yaitu N2 (99,5%) dan udara (21% O2 dan 79% N2 v/v). Produk hasil dari heat treatment berupa mesophase pitch (MP) yang kemudian dicampur dan dipanaskan dengan toluena pada 110 - 120oC selama 2 jam dan setelahnya dengan quinoline pada 220 - 230oC selama 2 jam, serta dilanjutkan dengan filtrasi dalam kedua proses. MCMB kemudian dikeringkan dan dikarbonisasi pada suhu 900oC selama 2 jam dalam kondisi inert N2 (99,5%) untuk menghasilkan carbonized MCMB. MCMB yang dihasilkan dikarakterisasi morfologinya menggunakan scanning electron microscope (SEM), struktur kristalinitas menggunakan X-Ray diffractogram (XRD) dengan parameter interlayer spacing (d002), stacking height (Lc), dan stacking layers number (N), serta gugus fungsi menggunakan fourier transform infra red (FTIR). Hasil percobaan menunjukkan bahwa semicoke - coal tar memiliki komponen volatil yang lebih banyak dan senyawa aromatik berat yang lebih sedikit dibandingkan coke - coal tar sehingga menghasilkan CTP dengan softening point, kadar abu, kadar toluene insoluble (TI), dan kadar quinoline insoluble (QI) lebih tinggi dibandingkan coke - CTP. MCMB berbasis semicoke - CTP dengan parameter terbaik (SK-CBN) belum memenuhi kriteria untuk menjadi prekursor anoda baterai dikarenakan morfologinya belum berbentuk spherical dan struktur kristalnya belum optimal dengan nilai d002 sebesar 0,364 nm dan Lc sebesar 1,15 nm yang masih lebih besar dari grafit komersial yaitu d002 sebesar 0,3359 nm serta Lc sebesar 50 - 60 nm. Namun, berdasarkan analisis morfologi, MCMB berbasis semicoke - CTP yang dihasilkan dengan atmosfer udara (SK-CBA) memiliki morfologi yang lebih baik dibandingkan MCMB yang dihasilkan dengan atmosfer nitrogen (SK-CBN) dikarenakan tidak adanya micropores yang terbentuk. Kedua MCMB yang disintesis menggunakan semicoke - CTP tidak menghasilkan MCMB dengan karakteristik yang lebih baik dibandingkan MCMB berbasis coke - CTP (KCBA).