Irma Andarini (10506068) Dosen Pembimbing : Dr. I Made Arcana Seminar Tugas Akhir Bandung, 26 Mei 2010 Pembuatan Polimer Elektrolit dari Limbah Kulit Udang untuk Baterai Ion Litium Irma Andarini (10506068) Dosen Pembimbing : Dr. I Made Arcana

Latar Belakang Baterai merupakan komponen terpenting dari alat komunikasi Teknologi alat komunikasi, seperti handphone dan laptop, selalu berkembang seiring berkembangnya ilmu pengetahuan Diperlukan baterai yang ramah lingkungan, aman, praktis, dan tahan lama

Tujuan Membuat polimer elektrolit yang bisa diaplikasikan untuk baterai ion litium yang ramah lingkungan Mempelajari pengaruh konsentrasi garam litium dan gliserol pada karakteristik membran polimer elektrolit

Perbedaan Baterai dengan Elektrolit dalam Bentuk Cairan dan Padatan Sumber : http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html

Mekanisme Umum Baterai ion Lithium Tinjauan Pustaka Mekanisme Umum Baterai ion Lithium Mekanisme Pengisian Baterai : Kutub positif : LiCoO2 →Li1−xCoO2 + xLi+ + xe− • Pemisah : Li + polimer • Kutub negatif : C + xLi+ + xe− →karbon–Lix Mekanisme pemakaian baterai : Kutub positif : Li1−xCoO2 + xLi+ + xe−→LiCoO2 • Pemisah : Li + polimer • Kutub negatif : karbon–Lix →C + xLi+ + xe− Sumber : http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm

Kitosan : sebagai matriks padatan memiliki sifat tidak beracun, tidak berbau, dan secara enzimatis biodegradable Litium klorida : sebagai garam elektrolit berfungsi sebagai sumber ion Li+ Gliserol : sebagai plasticizer berfungsi untuk menjaga kestabilan elektrolit polimer

Polyblend Polyblend merupakan campuran dua atau lebih jenis polimer untuk mendapatkan material baru yang memiliki sifat gabungan antara kedua polimer yang dicampurkan. Pembuatan polyblend dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan pelarutan dan dengan pelelehan

Karakterisasi analisa gugus fungsi dengan FTIR(Fourier Transform Infrared) analisa permukaan dengan SEM(Scanning Electron Microscopy) analisa mekanik dengan tensile tester analisa termal dengan TGA/DTA(Thermo Gravimetric Analysis/ Differential Thermal Analysis) analisa kristalinitas dengan XRD(X-ray Diffraction) dan analisa konduktivitas dengan EIS(Electrochemical Impedance Spectrometry)

Metodologi Penelitian Alat Bahan Peralatan gelas Viskometer Oswald Spektrofotometer FTIR Electrochemical Impedance Spectrometry Thermal analysis instrument Tensile tester Mikroskop scanning elektron Difraksi Sinar-X Kulit udang yang berasal dari hypermart Bandung Indah Plaza. NaOH 3,5% HCl 1 M NaOH 50%   Asam asetat 1% Litium klorida Gliserol Aqua DM

Diagram Alir

Hasil dan Pembahasan Deproteinasi → penghilangan protein Ditambahkan NaOH 3,5% b/v Demineralisasi → proses penghilangan mineral Ditambahkan HCl 1M HCl(aq) + CaCO3(s) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Kitin Bilangan gelombang (cm-1) Gugus fungsi 3444, 87 O-H 3466,08 N-H 1658,78 C=O asetamida

Deasetilasi Kitin http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Chitosan_Synthese.svg/712px-Chitosan_Synthese.svg.png

Rendemen Isolasi Kitosan Proses Massa rendemen % rendemen Deproteinasi 33,4502 g 66,8 % Demineralisasi 16,9100 g 33,7% Deasetilasi 13,4449 g 26,8% Proses Massa rendemen % rendemen Deproteinasi 1 50,0005 g 62,5 % Deproteinasi 2 59,5005 g 74,3 % Demineralisasi 1 12,4962 g 15,6 % Demineralisasi 2 25,3424 g 31,7 % Deasetilasi 1 (gabungan) 37,0212 g 23,2 % Deasetilasi 2 40,0588 g 25,0 % Deasetilasi 3 17,8981 g 11,2 % MW : 2,50 x 105 g/mol DD : 66,35% MW : 1,10 x 105 g/mol DD : 63%

Kitin Kitosan Kitin - Kitosan

Membran Polimer Elektrolit Kitosan Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10% Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 5%

Perbandingan Spektrum IR akibat pengaruh penambahan plasticizer Tanpa plasticizer Dengan plasticizer

Perbandingan Spektrum IR akibat pengaruh penambahan garam elektrolit Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10% Kitosan + LiCl 2,5% + gliserol 10%

Analisis Konduktivitas

Analisis Mekanik

Konduktivitas vs Kekuatan Tarik

Analisis Kristalinitas Kitosan + LiCl 7,5% Derajat kristalinitas : 11,8% Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 9,5 % Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 16,26 %

Analisis Morfologi dengan SEM Kit+Li 7,5% + gli 10% Perbesaran 5000x Kit + Li 7,5% Perbesaran 5000x Kit+Li 2,5% + gli 10% Perbesaran 5000x

Pengaruh Penambahan Garam Litium Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 16,26 % Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 9,5 %

Pengaruh Penambahan Plasticizer Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 9,5 % Kitosan + LiCl 7,5% Derajat kristalinitas : 11,8 %

Kesimpulan Nilai Konduktivitas polimer elektrolit naik dengan bertambahnya garam litium dan optimum pada komposisi kitosan 80%, LiCl 10%, dan gliserol 10% dengan nilai 1,19 x 10-3 S/cm Kekuatan mekanik polimer elektrolit turun dengan bertambahnya garam litium Semakin besar nilai konduktivitas polimer elektrolit maka derajat kristalinitasnya semakin kecil (amorf)

Referensi Yahya, M.Z.A. and A.K. Arof, (2004). Conductivity and X-ray photoelectron studies on lithium acetate doped chitosan film. Carbohydrate Polymers, 55: 95-100. Stephan, A.M. and K.S. Nahm, (2006). Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries. Polymer, 47: 5952-5964 Masuda, Y., Masayuki Seki, Masanobu Nakayama, Masataka Wakihara and Hidehisa Mita, (2006). Study on ionic conductivity of polymer electrolyte plasticized with PEG-aluminate ester for rechargeable lithium ion battery. Solid State Ionics, 177: 843-846. Ambarini, Lelly Dwi. 2008. Pengaruh Waktu Sulfonasi terhadap Karakteristik Polistiren dan Polyblend-nya dengan Kitosan. Skripsi. Institut Teknologi Bandung. Bandung http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm http://www.pharmabiz.com/article/detnews.asp?articleid=20744&se ctionid=50

TERIMA KASIH