Pembuatan Elektrolit Bermatrik Padatan Polimer dari Kitosan untuk Baterai Ion Litium Disusun Oleh Henny Firdaus(10506049) Dosen Pembimbing Dr. I Made Arcana Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2010
Agenda Presentasi Pendahuluan Metodologi Penelitian Hasil dan Pembahasan Kesimpulan
Metodologi Penelitian Pendahuluan Metodologi Penelitian Hasil dan Pembahasan Kesimpulan
Kebutuhan baterai sekunder Latar Belakang http://www.batteryuniversity.com/parttwo-55.htm Kebutuhan baterai sekunder Lead-acid NiCd NiMH Li-ion
Mengapa Litium? Litium merupakan logam yang paling ringan Reaktif, memiliki potensial kimia yang besar
Lithium ion-polymer battery(LIPB) Baterai dengan elektrolit berbasis polimer(padat) Menggunakan litium sebagai penghantar ionik Rechargeable Secara teoritis memiliki densitas energi serta efisiensi pengubahan energi yang baik Mampu menahan gaya yang cukup besar Memiliki ketahanan termal yang baik http://www.airshiptg.org/lithiumbatterypower.htm
Prinsip Kerja Baterai Litium Elektroda negatif Elektroda positif Tembaga, kolektor arus negatif Aluminium, kolektor arus positif
Polimer apa yang digunakan dalam LIPB(Solid Polymer Electrolyte)? Memiliki gugus yang elektronegatif Mudah di cetak menjadi film tipis Bersifat sebagai konduktor ionik Bersifat isulator
PEO(Polyethylene oxide) Polimer semi kristalin Low-toxic Pada suhu ruang tersusun dari 60% fasa kristalin dan 40% fasa amorf Titik leleh fasa kristalin 65oC , temperatur gelas fasa amorf -60oC. Memiliki konduktivitas yang lebih tinggi dibandingkan polimer lain tanpa ada pelarut organik Dapat membentuk kompleks logam-garam
Permasalahan Konduktivitas tinggi tidak dapat diperoleh pada suhu ruang Kekuatan mekanik PEO kecil Tingginya kelarutan PEO dalam air
Kitosan polimer dari ikatan β-1,4 2-amin-2-deoksi-D- glukopiranosa polimer alam yang dihasilkan dari proses deasetilasi dari kitin
Mengapa kitosan? Memiliki atom nitrogen lebih banyak(dibandingkan dengan selulosa sintetik) agen pengkelat yang baik Memiliki konduktivitas yang cukup baik(dry condition) non toksik , dapat didegradasi, serta dapat digunakan sebagai matrik polimer Memanfaatkan limbah udang dan menjadikannya sesuatu yang berdaya guna dan bernilai jual.
Hipotesis awal Dengan mencampurkan PEO, kitosan, dan litium, diharapkan: Kekuatan mekanik meningkat Kelarutan dalam air berkurang Film yang terbentuk tidak berwarna Film yang dihasilkan lebih fleksible Konduktivitas meningkat
Tujuan Mensintesis kitosan dari kulit udang dengan derajat deasetilasi >65% Membuat membran polimer elektrolit dengan konduktivitas, ketahanan termal, serta kekuatan mekanik yg baik Melakukan karakterisasi polimer elektrolit dengan FTIR, TGA/DTA, serta konduktivitas
Metodologi Penelitian Pendahuluan Metodologi Penelitian Hasil dan Pembahasan Kesimpulan
Diagram Alir Penelitian Pembuatan membran elektrolit Sintesis kitosan dari kulit udang
Metodologi Penelitian Pendahuluan Metodologi Penelitian Hasil dan Pembahasan Kesimpulan
bilangan gelombang(1/cm) Hasil Analisis FTIR Spektrum IR kitin CO karbonil O-H streching NH streching Spektrum IR kitosan Gugus amina NH streching gugus fungsi bilangan gelombang(1/cm) CON asetil 1626 NH asetil 1555 COCH3 2933 CO 1660
Spektrum IR kitosan Spektrum IR kitosan Spektrum IR membran kitosan 90%-litium10% Spektrum IR membran kitosan 90%-PEO10% Terjadinya pergeseran amina pada 1580 ke bilangan gelombang yang lebih rendah menunjukkan bahwa telah terbentuk kompleks antara garam Li dan atom nitrogen dari gugus amina, serta antara asam asetat dan nitrogen
Spektrum IR kitosan Spektrum IR membran kitosan75%-PEO10%-Li10% Terjadinya pergeseran amina pada 1580 ke bilangan gelombang yang lebih rendah menunjukkan bahwa telah terbentuk kompleks antara garam Li dan atom nitrogen dari gugus amina, serta antara asam asetat dan nitrogen Spektrum IR membran kitosan 90%-litium10% Spektrum IR membran kitosan 90%-PEO10%
Membran Elektrolit
Analisis Konduktivitas komposisi membran (% berat) Konduktivitas kitosan PEO Litium 1.01E-05 90 10 2.09E-05 85 5 5.58E-05 8.22E-05 100 8.88E-05 80 2.11E-04 75 15 Konduktivitas membran berbagai komposisi
Analisis Kekuatan Mekanik komposisi stress(kgf/mm2) strain(%) Modulud Young(Kgf/mm2) C 42.44 162.5 0.261 C-L 10% 43.29 146.67 0.29 C-P 10% 44.62 120 0.37 C-P 10%-L 5% 36.71 150.83 0.24 C-P 10%-L 10% 23.28 140 0.17 C-P 10%-L 15% 20.83 167.5 0.12
Perbandingan Kekuatan Mekanik dan Konduktivitas Terdapat kecenderungan bahwa konduktivitas ionik berbanding terbalik dengan kekuatan mekanik
Analisis Permukaan Kitosan (8.22E-05) Kitosan-Li10% (5.58E-05) Kitosan-PEO10% (1.01E-05) Kitosan-PEO10%-Li5% (2.09E-05) Kitosan-PEO10%-Li10% (8.88E-05) Kitosan-PEO10%-Li15% (2.11E-04)
Analisis Kristalinitas Kitosan-Li10% Kitosan-PEO10% Kitosan-PEO10%-Li5% Kitosan-PEO10%-Li15%
Metodologi Penelitian Pendahuluan Metodologi Penelitian Hasil dan Pembahasan Kesimpulan
Kesimpulan Kitosan berhasil disintesis dengan derajat deasetilasi sebesar 82% Membran polimer elektrolit berhasil dibuat dengan konduktivitas maksimum 2.1x10-4S/cm dan kekuatan mekanik sebesar 20.83 Kgf/mm2 Membran elektrolit telah dianalisis dengan menggunakan FTIR, EIS, Tensile tester, SEM, dan X-RD
Terima Kasih Allah SWT Kedua orang tua Dr. I Made Arcana Prof. Dr. Ing Cynthia L Radiman Teman-teman LKFM Teman-teman yang hadir di ruangan ini