BOOK REVIEW Kelompok 2 Reyhan Fikri Mushaddaq ( ) Muhammad Ihsan ( ) Wahyuningsi ( ) Reviewed by:

Presentasi berjudul: "BOOK REVIEW Kelompok 2 Reyhan Fikri Mushaddaq ( ) Muhammad Ihsan ( ) Wahyuningsi ( ) Reviewed by:"— Transcript presentasi:

1 BOOK REVIEW Kelompok 2 Reyhan Fikri Mushaddaq (08021281823034) Muhammad Ihsan (08021281823028) Wahyuningsi (08021181823014) Reviewed by:

2 Jens Martensson Review jurnal p 2 Na,mjh Judul Jurnal Judul Utama “Li, J. dkk., 2020. Boosting the performance of poly(ethylene oxide)-based solid polymer electrolytes by blending with poly(vinylidene fluoride- co-hexafluoropropylene) for solid-state lithium-ion batteries. international Journal of Energy research, (44) 9 : 1-10” Meningkatkan kinerja elektrolit polimer padat berbasis polietilen oksida dengan memadukan dengan polivinilidena fluoride co-hexafluoropropylene) untuk lithium ion solid-state baterai Jurnal Pendukung 1 “Jun li. dkk., 2020. Optimisation of conductivity of PEO/PVDF-based solid polymer electrolytes in all-solid-state Li-ion batteries. Materials Technology : 1-8” Optimalisasi konduktivitas elektrolit poli mer padat berbasis PEO/PVDF dalam ba terai Li ‑ ion solid ‑ state Jurnal Pendukung 2 “Das,S. dan Ghosh,A., 2017. Solid Polymer Electrolyte Based on PVDF-HFP and Ionic Liquid Embedded with TiO2 Nanoparticle for Electric Double Layer Capacitor (EDLC). Application. Journal of The Electrochemical Society, (13) 164 : 1348-1353” Elektrolit Polimer Padat Berdasarkan PVDF-HFP dan Cairan Ionik Tertanam dengan TiO2 Nanopartikel untuk Aplikasi Electric Double Layer Capacitor (EDLC) Jurnal Pendukung 3 “Rupp,B. dkk., 2008. Polymer electrolyte for lithium batteries based on photochemically crosslinked poly(ethylene oxide) and ionic liquid. European Polymer Journal, (9) 44 : 2986–2990” Elektrolit polimer untuk baterai lithium berdasarkan poli(etilen oksida) dan cairan ionik yang saling berikatan silang secara fotokimia Jurnal Pendukung 4 “Stolarska, M. dkk., 2007. Structure, transport properties and interfacial stability of PVdF/HFP electrolytes containing modified inorganic filler. Electrochimica Acta, (4) 53 : 1512-1517” Struktur, sifat transportasi, dan stabilitas antarmuka PVdF/HFP elektrolit yang mengandung pengisi anorganik yang dimodifikasi

3 Jens Martensson APLIKASI POLIMER DALAM BATERAI LITHIUM p 3 Review jurnal

4 Jens Martensson Jurnal Utama ANDAND Jurnal Pendukung 1 p 4 Review jurnal Jurnal Pendukung 2 Jurnal Pendukung 3 Jurnal Pendukung 4

5 Jens Martensson Dari jurnal utama menjelaskan bahwa Baterai ion lithium telah banyak di gunakan sebagai komponen penyimpanan energi pada kendaraan listrik, elektronik dll. Salah satu komponen dari penyusun baterai ada elektrolit yang berfungsi sebagai bahan penghantar ion dan menyimpan energi. Elektrolit yang biasa di gunakan adalah elektrolit cair akan tetapi pada bahan ini memiliki kelemahan dikarenakan elektrolit cair mudah terbakar, mudah meledak, dan mudah bocor. Dari Tantangan tersebut maka pada penelitian jurnal utama ini membuat solid polimer elektrolit dengan jenis elektrolit padat. solid polimer elektrolit lebih unggul Karena fleksibilitas mekanisnya yang tinggi,, pemrosesan yang mudah, dan lebih aman. SPE dapat dibuat dari bahan polimer seperti poli(etilen oksida) (PEO), poli(metil metakrilat) (PMMA), poliakrilonitril (PAN), poli(vinilidena fluorida-hexa-fluoropropilena) (PVDF-HFP) dan polytetrafluoroethylene (PVDF) dapat digunakan sebagai bahan matriks SPE p 5 KOMPONEN BATERAI Review jurnal

6 Jens Martensson ► Salah satu polimer yang difokuskan pada jurnal utama ini adalah PEO dan PVDF-HFP. ► PEO memiliki kemampuan yang kuat untuk memisahkan garam litium dan memiliki stabilitas yang sangat baik terhadap litium. ► Namun, pada suhu kamar akan terjadi kristalisasi yang akan memperlambat gerakan segmen rantai, yang merugikan pengangkutan ion lithium, yang menyebabkan konduktivitas ionik yang lebih rendah. Pernyataan ini di dukung oleh jurnal pendukung 1 (“Optimasi Konduktifitas elektrolit polimer padat berbasis PEO/PVDF dalam baterai Li-ion solid-state)” ► Dimana pada jurnal pendukung ini menjelaskan bahwa elektrolit berbasis poli(etilen oksida) (PEO), yang mentransfer ion lithium melalui Gerakan segmental polimer, telah di anggap sebagai elektrolit harapan untuk medan baterai Li-ion keadaan padat, namun Sebagian besar SPE berbasis PEO yang menunjukan suhu operasi yang tinggi sehingga pada suhu kamar elektrolit ini menunjukan konduktivitas yang sangat rendah ► Pernyataan jurnal utama terhadap PEO juga didukung oleh jurnal pendukung lain dalam jurnal pendukung 3 (Elektrolit polimer untuk baterai lithium berdasarkan poli (etilen oksida) dan cairan ionic yang saling berikatan silang secara fotokimia) ► pada jurnal pendukung ini menjelaskan Fakta bahwa PEO membangun kompleks dengan garam Li dan menampilkan stabilitas serta antarmuka termal menjadikan PEO sebagai kandidat yang menjanjikan sebagai elektrolit polimer. Namun, pada suhu kamar, konduktivitas ionik garam Li yang dilarutkan dalam PEO terbatas karena unit pengulangan yang sangat simetris dalam PEO cenderung mengkristal. ► Pada jurnal utama, dijelaskan bahwa solid polimer elektrolit dibuat dengan menambahkan polimer PVDF-HFP kedalam PEO untuk mengurangi proses kristalisasi. Karena ada juga daerah kristal dan amorf dalam struktur mikro PVDF-HFP, penambahan PVDF-HFP yang tepat dapat mengganggu daerah kristalisasi PEO dan PVDF-HFP, mengurangi proporsi daerah kristalisasi dan meningkatkan proporsi daerah amorf ► Alasan digunakan polimer PVDF-HFP juga didukung oleh jurnal pendukung 4 (Struktur, Sifat transportasi, dan stabilitas antar muka PVdF/HFP elektrolit yang mengandung pengisi anorganik yang dimodifikasi) dimana pada jurnal ini saat polimer PVDF dikopolimerisasi dengan hexafluoropropylene (HFP), kristalinitas sangat berkurang. p 6 Review jurnal

7 Jens Martensson p 7 Review jurnal ► Pada jurnal utama menyatakan mengenai pencampuran dua polimer didukung oleh jurnal pendukung 1 (“Optimasi Konduktifitas elektrolit polimer padat berbasis PEO/PVDF dalam baterai Li-ion solid-state)” dimana pada jurnal pendukung ini dijelaskan bahwa sejauh ini metode untuk meningkatkan konduktivitas ionik adalah pencampuran dua polimer atau menambahkan partikel anorganik dan plasticizer organic, diantara dua pendekatan ini, pencampuran dua polimer adalah solusi sederhana dan efektif un tuk meningkatkan konduktivitas ionik. ► Sampel pada jurnal utama dibuat dengan metode solution casting. Sampel pertama dibuat dengan PVDF-HFP dan PEO dan sampel kedua dibuat dengan PEO murni saja. ► Kemudian dikarakterisasi Permukaan film SPE oleh FESEM,. Spektrometer dispersi energi (energy dispersive spectrometer) (EDS) digunakan untuk lebih membuktikan keseragaman campuran PEO dan PVDF-HFP. Struktur kristal membran SPE dianalisis dengan XRD, Kemudian dilanjutkan dengan pengujian elektrokimia dimana konduktivitas ioniknya diuji dengan transmisi daya kuat dan stasiun kerja elektrokimia

8 Jens Martensson Prosedur Penelitian 1. 1 g PEO dan lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide kuantitatif (LiTFSI, Sigma Aldrich, 99,95%) (perbandingan molar PEO terhadap LiTFSI adalah 18:1) ditambahkan ke dalam 20 g CAN (asetonitril anhidrat) 2. Lakukan pengadukan magnetik selama 12 jam untuk membentuk larutan yang homogen. 3. Selanjutnya, rasio massa yang berbeda (10%, 20%, 30% dan 40%) dari PVDF-HFP dan 10 g aseton ditambahkan ke larutan di atas. Untuk mendapatkan larutan yang seragam, larutan dicampur setelah 24 jam pengadukan magnetik. 4. Kemudian langsung dituangkan ke dalam wadah teflon culture. 5. Keringkan selama 12 jam pada 25 C 6. kemudian dikeringkan lagi selama 12 jam pada 60 C untuk menghilangkan sisa pelarut dan air dalam membran SPE. Membran SPE dengan ketebalan 130-160μm akhirnya diperoleh dengan pengeringan vakum selama 12 jam pada suhu 60 C. 7. Selanjutnya, membran PEOLiTFSI SPE murni juga disiapkan sebagai percobaan kosong, dan semua membran SPE yang disiapkan dipotong dengan diameter 19 mm untuk pengujian dan karakterisasi lebih lanjut p 8 Review jurnal

9 Jens Martensson   Pada hasil FE-SEM menunjukkan bahwa PVDF-HFP yang terdapat pada matriks PEO adalah dalam bentuk microsphere. Gambar 1A menunjukan permukaan membran SPE berbasis PEO yang rapi relatif rata dan halus. Selama proses preparasi sampel, membran SPE bersentuhan dengan udara, menghasilkan kerutan kecil di permukaannya. Seperti yang ditampilkan pada Gambar (b), ketebalan membran SPE adalah sekitar 130 160μM. Gambar 1C menunjukkan adanya microcracks pada permukaan membran SPE dan PVDF-HFP terdapat pada matriks PEO berupa microsphere. Karena PEO adalah polimer yang sangat kristalin dan polimer mikrokristalin memiliki hidrofobisitas. Gambar 1D menunjukkan penampang membran SPE setelah menambahkan PVDFHFP. Ketebalannya sekitar 130-160μm, dan ketebalan membran SPE dapat diubah dengan menyesuaikan jumlah atau konsentrasi larutan komposit Gambar 1E-F menunjukkan bahwa bahan SPE memiliki fleksibilitas mekanik yang baik dan dapat digunakan dalam elektrolit padat. Selain Hasil FE-SEM p 9

10 Jens Martensson Hasil XRD p 10 Gambar 2A menunjukkan bahwa posisi puncak karakteristik elektrolit berbasis PEO tidak menunjukkan perubahan dan penyimpangan yang jelas, tetapi nilai puncak karakteristik menurun secara signifikan karena penambahan PVDF-HFP, menunjukkan bahwa pengenalan PVDF-HFP tersedia untuk mengurangi kristalinitas SPE berbasis PEO. Selain itu, meskipun PVDFHFP juga merupakan polimer kristal, pencampuran PEO dan PVDF-HFP mengganggu struktur segmen rantai satu sama lain sehingga menyebabkan penurunan proporsi zona kristal dan peningkatan kandungan zona amorf, yang mengakibatkan penurunan kristalinitas elektrolit berbasis PEO. Gambar 2B menunjukkan plot DSC dari SPE dengan kandungan PVDF- HFP yang berbeda pada kisaran suhu -60 C sampai 100 C. Nilai TG, TM dan kristalinitas (χC) ditampilkan pada Tabel disamping. Hasil menunjukkan bahwa dibandingkan dengan elektrolit padat berbasis PEO yang rapi, kristalinitas elektrolit padat PEOLiTFSI-PVDF-HFP sangat berkurang, sedangkan TG sedikit meningkat dan TM menurun terlebih dahulu dan kemudian meningkat seiring dengan peningkatan konten PVDF-HFP terlebih lagi, ketika konten PVDF-HFP mencapai 20%, itu TG sedikit meningkat, sedangkan TM berkurang hingga minimum. Hasil ini menunjukkan bahwa proporsi wilayah amorf dari SPE meningkat dan kristalinitas menurun setelah penambahan PVDF-HFP. Namun, ada banyak faktor yang mempengaruhi ionik konduktivitas SPE. NSTG hanya salah satu faktor yang mempengaruhi konduktivitas ionik. hambatan antarmuka, jalur migrasi ion lithium dan kondisi lain juga mempengaruhi konduktivitas ionik. Pengembangan baterai lithium solid-state telah mengajukan persyaratan yang lebih tinggi untuk sifat mekanik SPE. SPE dengan sifat mekanik yang baik.

11 Jens Martensson Hasil Konduktivitas ionik p 11 Pada Gambar disamping menampilkan kurva Arrhenius dari konduktivitas ionik SPE sebelum dan setelah menambahkan konten PVDF-HFP yang berbeda. Dan Tabel disamping mencantumkan energi aktivasi dan konduktivitas ion dari fiSPE. Di bawah suhu kamar, konduktivitas ionik PEO-LiTFSI SPE yang rapi hanya 1,41× 10-5 S cm^1. Namun, ketika PVDF-HFP mencapai 20%, konduktivitas ioniknya mencapai 1,94 × 10^5 S cm-1. Selanjutnya, konduktivitas ionik dari padatan PEO-LiTFSI adalah 2,14 x 10^-4S cm^1 pada 60 C, sedangkan konduktivitas ionik yang mengandung 20% PVDF-HFP menjadi 2,72x10^-4S cm-1. Dapat dilihat dari Tabel disamping bahwa ketika kandungan PVDF-HFP meningkat, konduktivitas ionik pertama meningkat dan kemudian menurun. Peningkatan konduktivitas ionik dikaitkan dengan penurunan kristalinitas SPE.Karena PVDFHFP diperoleh dengan kopolimerisasi polivinilidena fluorida dan heksafluoropropilena, dan atom fluor dalam gugus heksafluoropropilena memiliki elektronegativitas yang kuat, yang membuat ion litium lebih mudah bermigrasi di daerah amorf, sehingga meningkatkan konduktivitas ionik.35,36 Namun, elektrolit polimer berbasis PVDF-HFP sendiri memiliki impedansi antarmuka yang besar, sehingga masalah impedansi antarmuka SPE semakin menonjol ketika kandungan PVDF-HFP meningkat secara bertahap, sehingga mengakibatkan penurunan konduktivitas ionik. Hasil yang tercantum pada Tabel. Pada Gambar Secara umum, migrasi ion lithium memiliki pengaruh besar pada kinerja elektrolit padat

12 Thank You