"
ABSTRAKLogam transisi oksida (MxOy,M = Co, Fe, Cu, Zn) menarik untuk dijadikan
material baru sebagai anoda baterai ion lithium karena secara umum mempunyai
kapasitas spesifik lebih besar dari material grafit. Diantara logam logam transisi tersebut
ZnO mempunyai kelebihan karena mempunyai kapasitas teoritis yang yang tinggi sekitar
978 mAh/g atau setara tiga kali dari grafit seperti yang dipakai pada baterai ion lithium
dewasa ini. Kelebihan lain dari ZnO adalah tidak beracun, ketersediaannya banyak dan
murah dalam preparasi. Selain itu ZnO mempunyai band gap yang lebar (3,37 eV pada
suhu kamar), mobilitas elektron tinggi (100 cm2/Vs) dan ikatan energi yang besar (60
meV) sehingga yang telah banyak digunakan di banyak aplikasi seperti semikonduktor,
bahan konduktor transparan, biosensor dan bahan anoda dari baterai lithium-ion. Secara
khusus, struktur nano ZnO telah menarik banyak perhatian karena sifat unik dan
kemungkinan penerapannya di bidang yang luas. Tetapi penerapan material ZnO sebagai
anoda baterai ion lithium juga mempunyai kelemahan karena terjadinya ekspansi volume
selama proses charge dan discharge yang akan menyebabkan kerusakan material anoda
tersebut dan berakibat pada turunnya kapasitas baterai. Maka dilakukan pengendalian
morfologi terhadap struktur ZnO dalam bentuk microrods yang ditumbuhkan pada
substrat tembaga (Cu foils) dengan menggunakan metode kimia basah atau chemical bath
deposition (CBD) pada suhu rendah. Parameter yang diamati adalah keseragaman,
densitas dan diameter ZnO microrods hingga didapatkan kondisi optimum untuk
pertumbuhan ZnO. Efek annealing temperatur pada pertumbuhan ZnO microrods dan
kristalisasi selanjutnya diteliti. Ukuran, keselarasan dan keseragaman ZnO microrods
dievaluasi dengan pemindaian mikroskop elektron (SEM dan HRSEM), sedangkan untuk
analisis struktural dilakukan dengan teknik X-ray difraksi (XRD). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa suhu anil berpengaruh secara signifikan terhadap pertumbuhan
microrods ZnO. Dengan melalui sejumlah pengujian terhadap struktur dan morfologi di
dapatkan bahwa parameter eksperimental yang baik dicapai dengan menggunakan 3
(tiga) lapisan benih, anil pada suhu 150oC dalam waktu 10 menit anil, memberikan
diameter rata-rata 218 nm, ukuran kristal 50,16 nm dan densitas 5,05 microrods μm2.
Ukuran kristalit terbesar (65,34 nm) diperoleh pada suhu anil pada suhu 100oC dan 10
menit waktu anil. Citra SEM dan HRSEM pada semua sampel yang diuji menunjukkan bahwa ZnO
microrods berhasil ditumbuhkan pada substat lembaran tembaga dengan diameter 200
900 nm. Hasil CV memperlihatkan bahwa kapasitas spesifik tertinggi sebesar didapatkan
oleh sampel ZnO150 dengan nilai kapasitas spesifik sebesar 811 mAh/gr untuk
discharge dan 773 mAh/gr untuk charge pada pengisian densitas arus 0.5 A/g
Sedangkan kapasitas spesifik terendah didapat pada sampel ZnO50 dengan nilai
kapasitas spesifik sebesar 572 mAh/gr untuk discharge dan 562 untuk charge. Sedangkan
untuk ketahanan siklus didapatkan oleh sampel ZnO100 dengan kapasitas retensi 94%
pada siklus ke 80 dan ZnO 150 dengan kapasitas retensi 82 %. Dari pengujian rate
capabilities, baterai ZnO memiliki kemampuan discharge dan charge dari 0,1 C hingga
2C. Hal ini menunjukkan bahwa telah tercapai tujuan penelitian yaitu sebagai
pengembangan awal anoda ZnO microrods sebagai anoda baterai ion lithium dengan
kapasitas spesifik yang tinggi.
ABSTRACTTransition-metal oxides (MxOy, M = Co, Fe, Cu, Zn) are such an attractive new
materials for lithium ion battery anodes, as they generally have bigger specific capacity
than graphite materials. Among the transition metals, ZnO have an advantage of their
high theoretical capacity for about 978 mAh/g which are three times the equivalent of
graphite used in today's lithium ion batteries. Another advantage of ZnO is non-toxic. Its
availability is abundant and cheap in preparation. In addition, ZnO as a semiconductor
material has a wide band gap (3.37 eV at room temperature), high electron mobility (100
cm2/Vs) and large energy bonds (60 meV) so that it has been widely used in many
applications, including transparent conductors, biosensors and anode materials from
lithium-ion batteries. In particular, the ZnO nanostructure has attracted much attention
due to its unique nature and its possible application in a wide field. The various
nanostructures of ZnO have been synthesized using different approaches. In this work,
the liquid chemical deposition facile (CBD) of ZnO microrods on copper (Cu) foils was
studied. During synthesis, we control the uniformity, density and diameter of ZnO
microrods to determine the optimum conditions. The effects of temperature annealing on
the growth of ZnO microrods and crystallization were further investigated. The size,
alignment and uniformity of ZnO microrods were evaluated by scanning electron
microscopy (SEM), while for structural analysis performed by XRD technique. The
results showed that the annealing temperature significantly affected the growth of ZnO
microrods. We found excellent experimental parameters achieved by using 3 (three) seed
layers, annealing at 150 ° C within 10 minutes annealing, giving an average diameter of
218 nm, a crystal size of 53.29 nm and a density of 5.05 microrods / μm2. The largest
crystal size ( 65.34 nm) was obtained at annealing temperatures at 100 ° C and 10
minutes anneal time. The SEM and HRSEM images in all samples tested showed that
ZnO microrods were successfully grown on copper sheet substrates with diameters of
200-900 nm. The CV results show that the highest specific capacity is obtained by the
ZnO150 sample with a specific capacity value of 811 mAh/gr for discharge and 773
mAh/gr for charging the current density of 0.5 A/g. While the lowest specific capacity
was obtained in the ZnO50 sample with a specific capacity value of 572 mAh/gr for
discharge and 562 for charge. While for cycle resistance obtained by the sample ZnO100"
