PENGARUH TEMPERATUR KALSINASI PADA PEMBENTUKAN LITHIUM IRON PHOSPHATE (LFP) DENGAN METODE SOLID STATE

dokumen-dokumen yang mirip
Pengaruh Temperatur Kalsinasi Pada Pembentukan Lithium Iron Phosphate (Lfp) dengan Metode Solid State

PASI NA R SI NO L SI IK LI A KA

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MAGNETIK BARIUM M-HEKSAFERRIT DENGAN DOPING ION Zn PADA VARIASI TEMPERATUR RENDAH

JURNAL TEKNIK POMITS 1-6 1

JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ( X Print) B-118

Pengaruh Variasi Waktu Penahanan Proses Kalsinasi Terhadap Prekursor Bahan Katoda Lithium Ferrophospate (LFP)

LAPORAN TUGAS AKHIR. PEMANFAATAN PASIR BESI UNTUK BAHAN PEMBUATAN LITHIUM FERRO PHOSPHATE (LiFePO4) SEBAGAI MATERIAL KATODA.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BATERAI BATERAI ION LITHIUM

BAB III METODOLOGI III.1

SINTESIS SERBUK BARIUM HEKSAFERIT DENGAN METODE KOPRESIPITASI

Aplikasi HEM dalam Pembuatan Serbuk Nano LTAP

Sintesis Nanopartikel ZnO dengan Metode Kopresipitasi

STUDI MIKROSTRUKTUR SERBUK LARUTAN PADAT MxMg1-xTiO3 (M=Zn & Ni) HASIL PENCAMPURAN BASAH

LOGO. STUDI EKSPANSI TERMAL KERAMIK PADAT Al 2(1-x) Mg x Ti 1+x O 5 PRESENTASI TESIS. Djunaidi Dwi Pudji Abdullah NRP

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

1 BAB I BAB I PENDAHULUAN

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

BAB III METODE PENELITIAN

ANALISIS FASA KARBON PADA PROSES PEMANASAN TEMPURUNG KELAPA

Pengaruh Konsentrasi LiOH terhadap Sifat Listrik Anoda Baterai Litium Berbasis Karbon Aktif Tempurung Kemiri

Sintesis Nanokomposit Karbon-TiO 2 Sebagai Anoda Baterai Lithium

PENGARUH TEMPERATUR SINTERING KARBON AKTIF BERBASIS TEMPURUNG KEMIRI TERHADAP SIFAT LISTRIK ANODA BATERAI LITIUM

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari - Mei 2015 di Laboratorium Kimia

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

SINTESIS DAN KARAKTERISASI XRD MULTIFERROIK BiFeO 3 DIDOPING Pb

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

Sintesis Komposit TiO 2 /Karbon Aktif Berbasis Bambu Betung (Dendrocalamus asper) dengan Menggunakan Metode Solid State Reaction

PENGARUH PENAMBAHAN LARUTAN MgCl 2 PADA SINTESIS KALSIUM KARBONAT PRESIPITAT BERBAHAN DASAR BATU KAPUR DENGAN METODE KARBONASI

BAB III METODE PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN. didalamnya dilakukan karakterisasi XRD. 20%, 30%, 40%, dan 50%. Kemudian larutan yang dihasilkan diendapkan

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian yang dilakukan di Kelompok Bidang Bahan Dasar PTNBR-

Karakterisasi Bentuk Partikel SiC yang Dilapisi dengan MgAl 2 O 4 Berdasarkan Variabel Konsentrasi Ion Logam

SINTESIS SERBUK MgTiO 3 DENGAN ADITIF Ca DARI BATU KAPUR ALAM DENGAN METODE PENCAMPURAN LARUTAN

HASIL DAN PEMBAHASAN. Struktur Karbon Hasil Karbonisasi Hidrotermal (HTC)

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KALSIUM FERIT MENGGUKAN PASIR BESI DAN BATU KAPUR

BAB I PENDAHULUAN. Perkembangan teknologi yang semakin maju dalam beberapa dekade ini

SINTESIS TITANIUM DIOKSIDA MENGGUNAKAN METODE LOGAM-TERLARUT ASAM

dengan panjang a. Ukuran kristal dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan Debye Scherrer. Dilanjutkan dengan sintering pada suhu

PENGARUH PERLAKUAN PANAS PADA ANODA KORBAN ALUMINIUM GALVALUM III TERHADAP LAJU KOROSI PELAT BAJA KARBON ASTM A380 GRADE C

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil preparasi bahan baku larutan MgO, larutan NH 4 H 2 PO 4, dan larutan

BAB III METODE PENELITIAN. penelitian ini dilakukan pembuatan keramik CSZ-NiO untuk elektrolit padat

Pengaruh Penambahan Aluminium (Al) Terhadap Sifat Hidrogenasi/Dehidrogenasi Paduan Mg 2-x Al x Ni Hasil Sintesa Reactive Ball Mill

SINTESIS SERBUK MgTiO 3 DENGAN METODE PENCAMPURAN DAN PENGGILINGAN SERBUK. Abstrak

Tabel 3.1 Efisiensi proses kalsinasi cangkang telur ayam pada suhu 1000 o C selama 5 jam Massa cangkang telur ayam. Sesudah kalsinasi (g)

1 BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

PEMBUATAN KERAMIK BETA ALUMINA (Na 2 O - Al 2 O 3 ) DENGAN ADITIF MgO DAN KARAKTERISASI SIFAT FISIS SERTA STRUKTUR KRISTALNYA.

WULAN NOVIANA ( )

PENGARUH WAKTU MILLING LiFePO 4 TERHADAP PERFORMA BATERAI LITHIUM

Laporan Tugas Akhir Pembuatan Membran Polimer Elektrolit Nanokomposit untuk Aplikasi Baterai Ion- Litium BAB III METODOLOGI

FABRIKASI LITHIUM IRON PHOSPHATE CARBON SEBAGAI MATERIAL KATODA BATERAI LITHIUM ION TESIS

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

KONDISI OPTIMUM FLAME ASSISTED SPRAY PYROLISIS PADA PEMBUATAN LITHIUM IRON PHOSPATE (LIFEPO 4 ) SEBAGAI MATERIAL KATODA BATERAI LITIUM ION

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Mulai. Persiapan alat dan bahan. Meshing AAS. Kalsinasi + AAS. Pembuatan spesimen

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. sol-gel, dan mempelajari aktivitas katalitik Fe 3 O 4 untuk reaksi konversi gas

Sintesis dan Karakterisasi XRD Multiferroik BiFeO 3 Didoping Pb

BAB III EKSPERIMEN. 1. Bahan dan Alat

BAB III METODE PENELITIAN. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen

FABRIKASI POLIANILIN-TiO 2 DAN APLIKASINYA SEBAGAI PELINDUNG ANTI KOROSI PADA LINGKUNGAN STATIS, DINAMIS DAN ATMOSFERIK

Uji Kekerasan Sintesis Sintesis BCP HASIL DAN PEMBAHASAN Preparasi Bahan Dasar

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

350 0 C 1 jam C. 10 jam. 20 jam. Pelet YBCO. Uji Konduktivitas IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. Ba(NO 3 ) Cu(NO 3 ) 2 Y(NO 3 ) 2

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

PENGARUH VARIASI MILLING TIME dan TEMPERATUR KALSINASI pada MEKANISME DOPING 5%wt AL NANOMATERIAL TiO 2 HASIL PROSES MECHANICAL MILLING

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. hal ini memiliki nilai konduktifitas yang memadai sebagai komponen sensor gas

SINTESIS MATERIAL AKTIF KATODA LiFe 0.9 Ni 0.1 PO 4 DENGAN VARIASI PELAPISAN CARBON DARI TAPIOKA SKRIPSI SRI RAKHMAWATI

SIDANG TUGAS AKHIR Pengaruh Waktu Milling dan Temperatur Sintering Terhadap Pembentukan PbTiO 3 dengan Metode Mechanical Alloying

BAB III METODOLOGI. Bahan-bahan dasar yang digunakan dalam proses ini adalah: 1. Lithium Karbonat (Li 2 CO 3 ), Merck, Germany M = 73,89 gr/mol

BAB III METODE PENELITIAN. Tahapan Penelitian dan karakterisasi FT-IR dilaksanakan di Laboratorium

BAB I PENDAHULUAN. Di zaman sekarang, manusia sangat bergantung pada kebutuhan listrik

Galuh Intan Permata Sari

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Sintesis dan Karakterisasi Kalsium Ferit Menggunakan Pasir Besi dan Batu Kapur

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. metode freeze drying kemudian dilakukan variasi waktu perendaman SBF yaitu 0

Bab IV Hasil dan Pembahasan

I. PENDAHULUAN. Alumina banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti digunakan sebagai. bahan refraktori dan bahan dalam bidang otomotif.

LAPORAN TUGAS AKHIR PENGEMBANGAN BATERAI LITHIUM ION DENGAN MENGGUNAKAN ANODA CAMPURAN TITANIUM DIOKSIDA (TiO2) - GRAFIT.

4 Hasil dan pembahasan

BAB 4 DATA DAN ANALISIS

EFEK DUAL DOPING Mg + DAN Al - TERHADAP ANODA Li4Ti5O12 MENGGUNAKAN REAKSI SOLID STATE DAN HIDROTERMAL

EFEK PENGADUKAN DAN VARIASI ph PADA SINTESIS Fe 3 O 4 DARI PASIR BESI DENGAN METODE KOPRESIPITASI

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. dihasilkan sebanyak 5 gram. Perbandingan ini dipilih karena peneliti ingin

Karakterisasi Bentuk Partikel SiC yang Dilapisi dengan MgAl 2 O 4 Berdasarkan Variabel Konsentrasi Ion Logam

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

MODIFIKASI PREPARASI MATERIAL KONDUKTOR IONIK BERBASIS ION MAGNEIUM MELALUI METODE SOL GEL SEBAGAI KOMPONEN SENSOR GAS SO 2

Pengaruh Holding Time Kalsinasi Terhadap Sifat Kemagnetan Barium M-hexaferrite (BaFe 12-x Zn x O 19 ) dengan ion doping Zn

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metoda eksperimen.

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Bab III Metodologi Penelitian

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Mei-Juli 2013 di Laboratorium Kimia

PENINGKATAN KONDUKTIVITAS LITIUM BESI FOSFAT MELALUI PENAMBAHAN POLIANILINA TERDOPAN ASAM SULFAT

PENGARUH UKURAN PARTIKEL Fe 3 O 4 DARI PASIR BESI SEBAGAI BAHAN PENYERAP RADAR PADA FREKUENSI X DAN Ku BAND

SEMINAR NASIONAL BASIC SCIENCE II

Pengaruh Sintering dan Penambahan Senyawa Karbonat pada Sintesis Senyawa Kalsium Fosfat

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

PENGARUH KONSENTRASI NaOH DAN Na 2 CO 3 PADA SINTESIS KATALIS CaOMgO DARI SERBUK KAPUR DAN AKTIVITASNYA PADA TRANSESTERIFIKASI MINYAK KEMIRI SUNAN

PENGARUH PENAMBAHAN 10%wt Mg DAN KECEPATAN MILLING TERHADAP PERUBAHAN STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADUAN Al-Mg

Transkripsi:

1 PENGARUH TEMPERATUR KALSINASI PADA PEMBENTUKAN LITHIUM IRON PHOSPHATE (LFP) DENGAN METODE SOLID STATE Arum Puspita Sari 111010034 Dosen Pembimbing: Dr. Mochamad Zainuri, M. Si Kamis, 03 Juli 2014 Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Latar Belakang 2

3 Tujuan Penelitian 1. Pembentukan material katoda lithium iron phosphate (LFP) dengan struktur olivine melalui mekanisme solid state. 2. Pembentukan partikel katoda lithium iron phosphate (LFP) di dalam orde mikro. 3. Mengidentifikasi sifat kelistrikan berdasarkan pengaruh temperatur kalsinasi. Batasan Masalah 1. Bahan dasar yang digunakan dalam pembentukan LFP berupa Li 2 CO 3 sebagai sumber ion Li, FeCl 3.6H 2 O sebagai sumber ion Fe, (NH 4 ) 2 HPO 4 sebagai sumber ion phosphate. 2. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode kopresipitasi untuk pembentukan prekursor FePO 4 dan solid state untuk pembentukan prekursor LFP. 3. Variasi temperatur kalsinasi 500 o C, 550 o C, 600 o C dan 700 o C dalam lingkungan atmosfer nitrogen (N 2 ) dengan waktu penahanan selama 10 jam.

4 Tinjauan Pustaka

Baterai Ion Lithium Katoda Anoda LiMn 2 O 4, LiCoO 2, LFP Litium Karbon Elektrolit LTAP Sel satuan pada baterai ion lithium (Subhan, 2011). Separator PVDF/PDMS 5

Mekanisme Charging & Discharging pada Baterai Ion Lithium Proses Charging Proses Discharging 6

Material Katoda Merupakan material keramik Memiliki struktur kristal dengan kemampuan insertion compound Memiliki sifat konduktif ionik dan konduktif elektronik. Material katoda yang pernah disintesis sebelumnya yaituyaitu LiMn 2 O 4 (Chew, 2008), LiCoO 2 (Ritchie, 2001) dan LFP (Hamid, 2012). LiCoO 2 LiMn 2 O 4 LiFePO 4 7

Lithium Iron Phosphate (LFP) Memilliki dua struktur utama yaitu NASICON & Olivine Keduanya memnuhi kriteria sebagai material katoda yaitu kemampuan reversibility nya baik. Memiliki keunggulan : biaya fabrikasi rendah, kestabilan termal yang baik, aman, terbentuk dari unsur unsur yang banyak terdapat di alam, ramah lingkungan, tidak beracun, kapasitas listrik cukup tinggi (Zhang, 2012). 8

Perbedaan NASICON & Olivine Proses sintesis mudah kapasitas listrik 128,2 mah/g Konduktivitas elektronik sedang (10-6 S/cm) konduktivitas ionik tinggi (10-3 S/cm) voltage open circuit sebesar 2,8 V Proses sintesis sukar kapasitas listrik sebesar 170 mah/g Konduktivitas elektronik rendah (10-9 S/cm) konduktivitas ionik rendah (10-5 S/cm) voltage open circuit sebesar 3,45 V 9

Lithium Iron Phosphate tipe NASICON LFP tipe NASICON merupakan material polimorfi, memiliki fasa α, β dan γ. Kurva DTA Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 dengan menggunakan metode solid state (Karami, 2011). Terbentuk dari FeO 6 yang berbentuk oktahedra dan PO 4 yang berbentuk tetrahedra Pada fasa γ : sistem kristal orthorhombic. Memiliki parameter kisi a = 8,592 nm, b = 12,129 nm, c = 8,637 nm. Struktur kristal NASICON Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 Fasa γ (Andersson, 2000). Charging : Li 5 Fe 2 (PO 4 ) 3 Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 + 2Li + + 2e - Discharging : 2Li + + Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 + 2e - Li 5 Fe 2 (PO 4 ) 3 10

Lithium Iron Phosphate tipe Olivine Terbentuk dari FeO 6 yang berbentuk octahedra dan PO 4 yang berbentuk tetrahedra. Lithium berada pada kisi kosong dekat dengan FeO 6. Struktur kristal olivine LiFePO 4 (Tang, 2010). Tipe Olivine : sistem kristal orthorhombic. Memiliki parameter kisi a = 10.332 nm, b = 6.010 nm, c = 4.692 nm. (a) Struktur kristal FePO 4 (heterosite), (b) Struktur kristal LiFePO 4 (triphylite) (Erlangung, 2011). Charging : LiFe(II)PO 4 Fe(III)PO 4 + Li + + e - Discharging : Fe(III)PO 4 + Li + + e - LiFe(II)PO 4 11

Metode Kopresipitasi Kopresipitasi merupakan salah satu metode basah yang melibatkan reaksi kimia Tingkat kemurnian yang tinggi Proses pengendapannya sangat sederhana Waktu yang dibutuhkan relatif cepat Dilakukan pada temperatur rendah 12

Metode Solid State Reaction Merupakan pencampuran bahan-bahan dasar dalam keadaan padat (serbuk) tanpa menggunakan pelarut. Ekonomis mudah dilakukan ramah lingkungan Salah satu metode solid state yaitu dengan menggunakan ball milling. Ilustrasi pergerakan bola dan serbuk dalam ball mill 13 (Basu, 2011).

Metodologi 14

III. METODE PENELITIAN 1. Sintesis Prekursor FePO 4 Bahan dasar : FeCl 3.6H 2 O), (NH 4 ) 2 HPO 4 & Lithium karbonat (Li 2 CO 3 ) 15 Preparasi Bahan Dasar (NH4) 2 HPO 4, H 2 O Preparasi Bahan Dasar FeCl 3.6H 2 O, H 2 O Diaduk dengan magnetic stirrer hingga homogen sehingga dihasilkan larutan 0,1 M Pencampuran Dicampurkan dan diaduk dengan magnetic stirrer selama 1 jam, T = 60 O C Diaduk dengan magnetic stirrer hingga homogen sehingga dihasilkan larutan 0,1 M Proses Kopresipitasi Ditambahkan larutan NH 4 OH hingga mencapai ph = 2-5 Diaduk dengan magnetic stirrer selama 30 menit Terbentuk Endapan Kuning Pucat Penyaringan Endapan FePO 4.xH 2 O Dicuci dengan aquades Drying 110 o C selama 24 jam XRD Serbuk warna Kuning Pucat Prekursor FePO 4

2. Sintesis Lithium Iron Phosphate (LFP) 16 Preparasi Bahan Dasar Prekursor amorf FePO 4, Li 2 CO 3 Proses Ball milling Dicampur dengan perbandingan mol 2:1 berdasarkan stokiometri Digunakan perbandingan powder to ball ratio (1:5) dalam alkohol (liquid medium) Drying 110 o C selama 24 jam Dimilling selama 3 jam dengan keceptan 300 rpm DSC/TGA XRD Serbuk warna Coklat Muda Prekursor LFP Kalsinasi 500 o C, 550 o C, 600 o C, 700 o C Holding time selama 10 jam XRD Identifikai Fasa SEM & PSA Morfologi Morfologi & Ukuran Partikel LCR Two Probe Analisis Sifat Listrik Analisa Kesimpulan

Hasil & Pembahasan 17

18 KARAKTERISASI Thermal Analysis Transformasi Fasa XRD Karakterisasi Sampel SEM dan PSA Morfologi & Ukuran partikel LCR Two Probe Karakteristik Sifat LIstrik

19 Analisis hasil pengujian DSC/TGA Prekursor LFP DSC 420 500 TGA 890 900 Grafik DSC-TGA prekursor lithium iron phosphate (LFP)

20 T onset ( C) T peak ( C) T endset ( C) Δm (mg) 127,61 128,27 184,68 3,0564 331,71 364,30 406,63 0,5261 413,73 421,00 437,86 0,4884 480,77 490,40 499,82 0,4100

21 Analisis hasil pengujian XRD Prekursor LFP Pola Difraksi Prekursor dari eksperimen Prekursor FePO 4 LFP Referensi Pola Difraksi Prekursor (Lin, 2012) Prekursor LFP

Analisis hasil pengujian XRD pada LFP berdasarkan variasi temperatur kalsinasi (a) LFP 500 (b) LFP 550 ( (c) LFP 600 (d) LFP 700 Secara Kualitatif & Kuantitatif digunakan software High Score Plus (HSP) : 81-1173 LiFePO 4 80-1517 Li 3 Fe 2 (PO4) 3 87-0409 Li 4 P 2 O 7 22 T Komposisi Fasa (%) ( o C) LiFePO 4 Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 Li 4 P 2 O 7 Unknown 500 33 57 9 1 550 28 58 14-600 35 51 14-700 35 56 9 -

23 Analisis Morfologi dengan Uji SEM EDX

Analisis Morfologi dengan Uji SEM (a) LFP 500 (b) LFP 550 (c) LFP 600 (d) LFP 700 Analisis Ukuran partikel dengan Uji PSA Ukuran Partikel ( nm ) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1371 1238 882.5 939.7 500 550 600 700 24 Temperatur Kalsinasi ( o C)

25 Analisis Konduktivitas Listrik LFP/C/PVDF 0.08 Konduktivitas Listrik (S/cm) 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0 25000 50000 75000 100000 Frekuensi (Hz) 500 C 550 C 600 C 700 C 90 80 70 60 50 40 30 20 10 76.687 48.717 33 35 35 28 20.766 14.655 Prosentase Fasa Olivine (%) konduktivitas listrik ( x10^-3 S/cm) 0 LFP Konduktivitas Listrik (S/cm) Impedansi (Ω) 500ºC 0,0208 7,0181 500 550 600 700 Temperatur Kalsinasi ( o C) 550ºC 0,0147 10,125 600ºC 0,0487 3,1003 700ºC 0,0769 1,8269

26 Grafik hubungan Konduktivitas listrik terhadap resistansi 0.07705 0.07700 Konduktivitas Listrik (S/cm) 0.07695 0.07690 0.07685 0.07680 0.07675 0.07670 0.07665 1.8220 1.8230 1.8240 1.8250 1.8260 1.8270 1.8280 1.8290 1.8300 1.8310 1.8320 1.8330 Resistansi (Ω)

27 KESIMPULAN 1. Pada proses pembentukan LFP dengan metode solid state, saat temperatur kalsinasi 600 o C dan 700 o C memiliki struktur olivine 35%, sedangkan saat temperatur kalsinasi 550 o C dan 500 o C memiliki struktur olivine 28% dan 33%. 2. Pada semua temperatur kalsinasi bentuk partikel cenderung berbentuk silinder memanjang dengan dimensi rata rata berkisar 0,8 1,3 µm. 3. Pada temperatur kalsinasi 700 o C memiliki konduktivitas listrik tertinggi sebesar 0,0769 S/cm dibandingkan dengan temperatur kalsinasi yang lain.

TERIMA KASIH 28