LAPORAN TUGAS AKHIR PENGEMBANGAN BATERAI LITHIUM ION DENGAN MENGGUNAKAN ANODA CAMPURAN TITANIUM DIOKSIDA (TiO2) - GRAFIT Disusun Oleh : DIARTA SUBAKTI FALDY ILMAN FARISKI NIM. I8313012 NIM. I8313019 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR Nama / NIM : 1. Diarta Subakti (I 8313012) 2. Faldy Ilman Fariski (I 8313019) Judul Tugas Akhir : Pengembangan Baterai Lithium ion dengan Menggunakan Anoda Campuran Titanium Dioksida (TiO2)-grafit Dosen Pembimbing : Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. Mengetahui, Ketua Program Studi DIII Teknik Kimia Surakarta, Juli 2016 Dosen Pembimbing Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph. D. NIP. 19790924 200312 1 002 Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. NIP. 19750411 199903 1 001 Dosen Penguji I Inayati S.T., M.T., Ph.D. NIP.19710829 199903 2 001 Dosen Penguji II Ir. Paryanto, M.S. NIP. 19580425 198601 1 001 ii
LEMBAR KONSULTANSI TUGAS AKHIR Nama / NIM : 1. Diarta Subakti / I 8313012 2. Faldy Ilman Fariski / I 8313019 Judul Tugas Akhir : Pengembangan Baterai lithium ion dengan Menggunakan Anoda Campuran Titanium Dioksida (TiO2)-grafit Tanggal Mulai Bimbingan : Pembimbing : Dr. Eng. Agus Purwanto S.T., M.T. No Tanggal Konsultasi Paraf Keterangan Mahasiswa Dosen Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai. Dinyatakan selesai Tanggal : Dosen Pembimbing Dr. Eng. Agus Purwanto S.T., M.T. NIP.19750411 199903 1 001 iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan YME yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya, 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. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T.,M.T.Ph.D selaku ketua Program Studi DIII Teknik Kimia UNS. 2. Bapak Dr. Eng. Agus Purwanto S.T., M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir. 3. Ayah, ibu, kakak dan keluarga yang telah mendoakan agar semuanya dapat berjalan dengan lancar. 4. Teman teman D3 Teknik Kimia Angkatan 2013 yang selalu memberikan semangat dan do a. 5. Semua pihak yang telah membantu penyusunan Laporan Tugas Akhir. Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Penyusun mengharapkan adanya saran yang sifatnya membangun untuk menyempurnakan laporan ini. Surakarta, Juni 2016 Penyusun iv
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Halaman Pengesahan... ii Lembar Konsultasi... v Kata Pengantar... vi Daftar Isi... vii Daftar Tabel... ix Daftar Gambar... x Intisari... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Perumusan Masalah... 2 I.3 Tujuan... 2 I.4 Manfaat... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 3 II.1 Baterai Lithium... 3 BAB III METODE PENELITIAN... 7 III.I Alat dan Bahan... 7 III.2 Gambar Rangkaian Alat... 8 III.3 Kerangka Pemikiran... 9 III.4 Lokasi... 10 III.5 Perlengkapan K3... 10 III.6 Cara Kerja... 10 III.7 Pengujian Charge-Discharge... 14 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 15 IV.1 Hasil Percobaan... 15 BAB V PENUTUP... 20 V.1 Kesimpulan... 20 V.2 Saran... 20 v
DAFTAR PUSTAKA... 21 LAMPIRAN vi
DAFTAR TABEL Tabel II.1 Sifat Fisik Grafit... 5 Tabel IV.1 Kapasitas charge dan discharge pada baterai Li-ion dengan persentase anoda campuran titanium dioksida-grafit... 15 Tabel IV.2 Kapasitas charge dan discharge pada baterai Li-ion dengan persentase anoda campuran titanium dioksida-grafit... 17 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Diagram Alir Proses Persiapan Lembaran Anoda... 6 Gambar II.2 Diagram Alir Proses Pembuatan dan Analisa Sel Baterai... 6 Gambar III.1 Rangkaian Alat Pembuatan Baterai Lithium Ion... 8 Gambar III.2 Tampilan Perintah Channel Display... 11 Gambar IV.1 Baterai Lithium Hasil Percobaan dengan Anoda Campuran Titanium Dioksida-Grafit... 14 Gambar IV.2 Grafik Kapasitas Pengisian (Charge) dengan Nomor Siklus 15 Gambar IV.3 Grafik Kapasitas Pemakaian (Discharge) dengan Nomor Siklus... 16 Gambar IV.4 Grafik Kapasitas Pengisian (Charge) dengan Nomor Siklus 17 Gambar IV.3 Grafik Kapasitas Pemakaian (Discharge) dengan Nomor Siklus... 18 viii
INTISARI Diarta Subakti, Faldy Ilman Fariski 2016, Laporan Tugas Akhir Pengembangan Baterai Lithium Ion dengan Menggunakan Anoda Campuran Titanium Dioksida (TiO2)-Grafit. Program Studi Diploma III Teknik Kimia Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penggunaan baterai sebagai sumber energi dari berbagai macam alat elektronik masih sangat dominan. Baterai yang umum kita jumpai saat ini adalah jenis baterai lithium. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk membuat dan memahami karakterisasi baterai lithium dengan anoda campuran titanium dioksidagrafit. Pembuatan baterai lithium ion dengan anoda campuran titanium dioksidagrafit tipe silinder dilakukan dengan metode doctor blade. Elektroda anoda dibuat dengan mencampur material anoda sebanyak 4,8 gram dengan asetilen carbon black sebanyak 1,2 gram lalu dihaluskan dengan ball mill selama 30 menit. Setelah dihaluskan bahan tersebut ditambah dengan 1,2 gram polivinilidene flouride yang sudah dilarutkan dalam NMP dengan perbandingan PVDF:NMP = 1:40. Campuran bahan-bahan tersebut dimasukkan dalam magnetic stirrer agar homogen. Hasilnya berupa slurry yang kemudian dilapiskan pada lembaran tembaga untuk membuat lapisan film anoda dengan ketebalan 150 µm. Film anoda kemudian di press dan dipotong dengan ukuran 40 cm x 5,5 cm. Film anoda selanjutnya digulung sebagai komponen anoda baterai lithium dengan katoda LiFePO4. Persentase titanium dioksida yang digunakan sebagai campuran pada anoda baterai yaitu 100%, 75%, 50%, 25%, 0%. Baterai yang berhasil dibuat kemudian dilakukan pengujian charge-discharge capacity. Pada percobaan ini pengujian charge-discharge menggunakan arus sebesar 50 ma dengan menggunakan alat eight channels battery analyzer untuk mengetahui kinerja baterai lithium. Anoda dengan grafit murni dipakai sebagai pembanding. Hasil pengujian charge-discharge yang kedua menunjukkan semakin tinggi kadar titanium dioksida diperoleh kapasitas baterai semakin besar. Produksi baterai lithium perhari sebanyak 50 buah dengan harga jual perbuah sebesar Rp. 40.000. harga jual tersebut menghasilkan keuntungan Rp. 17.889. per buah dengan pay out time sebesar 295 hari. ix