ABSTRACT
Dalam rangka meningkatkan performa anoda litium titanat, penelitian ini difokuskan pada doping ion Ca2 untuk mensubtitusi ion Li membentuk Li4-xCaxTi5O12 dengan nilai x=0, 0.05, 0.075, dan 0.125 dengan menggunakan metode solid-state. Sumber ion Ca2 adalah CaCO3 yang berasal dari cangkang telur ayam yang sudah dibersihkan, dihaluskan dan dikeringkan. Dopant ini dikarakterisasi untuk mengetahui komponen fasa utama melalui pengujian XRD dan SEM-EDS. Serbuk sampel LTO pristine dan yang didoping dikarakterisasi dengan XRD, SEM-EDS, STA, dan FTIR. dan juga diuji performa elektrokimianya dengan EIS, CV dan CD. Hasil karakterisasi dopant CaCO3 dari cangkang telur menunjukkan komponen fasa utama CaCO3 dengan polimorf calcite, dengan morfologi butiran partikel halus teraglomerasi yang memiliki kemurnian tinggi. Karakterisasi serbuk sampel material anoda menggunakan uji XRD menunjukkan dopant Ca berhasil masuk kedalam struktur spinel LTO, dengan kadar penambahan maksimum x=0.05 dimana penambahan berlebih menghasilkan impuritas CaTiO3. Hasil SEM memperlihatkan semua sampel doping memiliki morfologi yang hampir serupa, partikulat teraglomerasi. Sampel LTO yang didoping ion Ca2 memiliki ukuran partikel yang lebih kecil jika dibandingkan dengan LTO tanpa doping. Peningkatan konduktivitas elektronik terlihat pada sampel yang didoping, dengan nilai hambatan terendah ditunjukkan oleh Li3.875Ca0.125Ti5O12 dengan Rct terendah yaitu 39.5 ?. Li3.875Ca0.125Ti5O12 juga memiliki initial discharge capacity tertinggi dengan nilai 168.2 mAh/g. Akan tetapi pada aplikasi rate tinggi, performa terbaik ditunjukkan oleh Li3.925Ca0.075Ti5O12 dengan kapasitas discharge 30.2 mAh/g pada 12 C, dimana persentasi retensi kapasitasnya sebesar 21.43 dibandingkan dengan kapasitas discharge pada rate 0.2 C.
ABSTRACT
In order to improve the performance of Li4Ti5O12 LTO anode, this research was focused on Ca2 ion doping as substitute to Li ion to form Li4 xCaxTi5O12 with values of x 0, 0.05, 0.075, and 0.125 using solid state reaction. The Ca2 ion source was CaCO3 which synthesized from chicken eggshell that has been washed, grounded and dried. The dopant was characterized to determine the main phase component by XRD and SEM EDS. Pristine LTO and Ca doped LTO sample powder was characterized by XRD, SEM EDS, STA, FTIR and was also tested its electrochemical performance by EIS, CV and CD. The CaCO3 dopant characterization results showed CaCO3 in calcite polymorph as the main phase, with agglomerated fine particulate morphology and high purity. Characterization of LTO sample powder with XRD revealed that dopant Ca successfully enter the structure of LTO spinel, with maximum addition level x 0.05, which excessive addition led to CaTiO3 impurity forming. SEM result showed all Ca doped LTO have almost similar morphology, which was agglomerated particulate. Ca doped LTO samples have smaller particle size compared to pristine LTO. Electronic conductivity improvement was spotted at all of Ca doped LTO sample, with Li3.875Ca0.125Ti5O12 showed the lowest charge transfer resistance of 39.5 . Li3.875Ca0.125Ti5O12 also had the highest initial discharge capacity of 168.2 mAh g. Nevertheless, in high rate application, the best performance was showed by Li3.925Ca0.075Ti5O12 with discharge capacity of 30.2 mAh g at 12 C, which capacity retention percentage of 21.43 compared to discharge capacity at 0.2 C. |
S-Pdf-Ditya Kholil Ibrahim.pdf :: Unduh