LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN BATERAI ION LITIUM DENGAN PENAMBAHAN ABU LAYANG (FLY ASH) BATUBARA DALAM LAPISAN KATODA

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN BATERAI ION LITIUM DENGAN PENAMBAHAN ABU LAYANG (FLY ASH) BATUBARA DALAM LAPISAN KATODA Disusun Oleh: PEPI WAHIDATI I YULAIKHA ARIYANI I PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2

3

4 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Allah SWT. Yang telah melimpahkan rahmat dan anugerahnya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Studi Diploma Tiga Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. Laporan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan data-data yang diambil sebagai hasil percobaan. Penyusun menyampaikan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu sehingga dapat menyelesaikan laporan ini : 1. Bapak Mujtahid Kaavesina S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Kimia UNS. 2. Ibu Endah Retno Dyartanti, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir. 3. Orang tua yang telah memberikan dukungan moral maupun materi kepada kami. 4. Teman-teman D3 Teknik Kimia UNS Angkatan 2012 yang telah membantu dan bekerjasama dengan baik dalam penyusunan tugas akhir. 5. Semua pihak yang telah membantu atas tersusunnya laporan tugas akhir ini. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, penyusun mengharapkan adanya kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penyusun mengharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan dan pembaca yang memerlukan. Surakarta, 2 Agustus 2015 Penyusun iv

5 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii LEMBAR KONSULTASI... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii INTISARI... ix BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Rumusan Masalah... 1 I.3 Manfaat... 2 I.4 Tujuan... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Baterai... 3 II.2 Baterai Litium... 3 II.3 Bahan dan Metode Pembuatan Katoda... 5 II.4 Kerangka Pemikiran... 8 BAB III METODOLOGI III.1 Alat dan Bahan III.2 Diagram Alir Proses Percobaan v

6 III.3 Lokasi II.4 Cara Kerja BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Teknik Pembuatan Pasta Katoda IV.1 Hasil Analisa XRD IV.2 Hasil Analisa SEM IV.3 Uji Kapasitas Charge dan Discharge Baterai Litium BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA... x LAMPIRAN vi

7 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Komposisi (%) Fly Ash Batubara... 6 Tabel III.1 Perbandingan Berat Bahan Preparasi Pasta Katoda Tabel IV.1 Berat Lapisan Katoda Tiap Sampel dengan Substitusi Fly Ash Tabel IV.2 Kapasitas Charge pada Baterai Li-ion dengan Variasi Substitusi Fly Ash Tabel IV.3 Kapasitas Discharge pada Baterai Li-ion denganvariasi Substitusi Fly Ash vii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Proses Charging(A) dan Discharging (B) pada Baterai Litium Ion... 4 Gambar II.2 Diagram Alir Proses Pembuatan Serbuk Fly Ash... 8 Gambar II.3 Diagram Alir Preparasi Lembaran Katoda... 9 Gambar II.4 Diagram Alir Preparasi Lembaran Anoda Gambar II.5 Diagram Alir Fabrikasi Sel Baterai Gambar III.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Baterai Lithium Gambar IV.1 Lapisan Katoda Menggunakan Metode Pencampuran Fly Ash dengan Bahan Padat Gambar IV.2 Lapisan Katoda Menggunakan Metode Pencampuran Fly Ash dengan Pelarut dan Binder Gambar IV.3 Grafik Hasil analisa XRD LiFePO 4 dengan Sampel LiFePO 4 Penambahan Fly Ash Gambar IV.4 Gambar Hasil Analisis SEM LiFePO 4 dari MTI dan Fly Ash Gambar IV.5 Hasil Analisa SEM pada Lapisan Katoda dengan Substitusi Fly Ash 2% dan Substitusi Fly Ash 4% Gambar IV.6 Grafik Kapasitas Pengisian (Charge) dengan Nomor Siklus Gambar IV.7 Grafik Kapasitas Pemakaian (Discharge) dengan Nomor Siklus viii

9 INTISARI Pepi Wahidati, Yulaikha Pembuatan Baterai Ion Litium dengan Penambahan Abu Layang (Fly Ash) Batubara dalam Lapisan Katoda Program Studi Diploma III Teknik Kimia Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Baterai ion litium (Li-ion) adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang (rechargeable battery) yang banyak diaplikasikan pada barang elektronik. Di dalam baterai ini ion Litium berpindah dari elektroda negatif ke elektroda positif saat penggunaan (discharging), dan sebaliknya saat diisi (charging). Komponen penyusun baterai ion litium terdiri dari katoda, anoda, elektrolit dan separator. Material penyusun katoda terdiri dari bahan aktif, binder, dan bahan konduktif. Tahap pertama Pembuatan lapisan film katoda untuk baterai ion litium dengan menambahkan abu layang (fly ash) dari limbah pembakaran batubara adalah preparasi abu layang (fly ash) yang dilakukan di dalam ball mill. Kemudian diayak dan diaduk dalam campuran PVDF dan NMP selama 2,5 jam. Abu layang (fly ash) batubara yang digunakan untuk campuran sebanyak % berat tertentu dari AB (acethylene black). Kemudian larutan tersebut dicampur dengan AB dan LiFePO4 (lithium feri phosphate) yang telah diball mill dan divakumkan pada vacuum mixer selama 1 jam. Tahap selanjutnya yaitu pembuatan film katoda. Pasta katoda dari vacuum mixer, selanjutnya dicoating dengan tebal tertentu kemudian dioven dan selanjutnya dipress pada hot rolling machine dengan suhu dan tekanan tertentu. Lapisan katoda kemudian digulung dengan lapisan anoda dan separator, setelah itu diisi dengan elektrolit. Fly ash dianggap sebagai alternatif menarik untuk baterai isi ulang litium. Fly ash dapat digunakan sebagai material yang bernilai ekonomis untuk bahan anoda ataupun katoda baterai ion litium (Jong UK Kim dan Hal-Bon Gu, 2003). Baterai ion litium yang dibuat dengan substitusi fly ash pada lapisan katoda ini menghasilkan kapasitas discharge yang optimal pada substitusi 2% fly ash yaitu sebesar 79,412 mah/gram. ix