PERAN DOPING LANTHANUM DALAM MENINGKATKAN KINERJA ELEKTROKIMIA MATERIAL KATODA BERTEGANGAN TINGGI LINI0.5MN1.5O4

• Main Author: Dhaneswara Pranakusuma, Made
• Format: Final Project
• Language: Indonesia
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/82722
• Institution: Institut Teknologi Bandung

Dengan perkembangan industri energi yang berkelanjutan, permintaan akan baterai lithium-ion berkinerja tinggi menjadi semakin krusial. High-voltage lithium-ion battery (HVLIB) memiliki kemungkinan sebagai baterai berkinerja tinggi dengan densitas energi yang tinggi. Salah satu HVLIB, lithium-nickel-manganese-oxide (LiNi0.5Mn1.5O4, LNMO) berpotensi sebagai material katoda untuk LIB generasi berikutnya. LNMO menawarkan beberapa keunggulan, termasuk tegangan kerja tinggi, kapasitas spesifik teoretis yang tinggi, dan kerapatan energi yang besar. Namun, jenis material katoda ini masih memiliki beberapa kelemahan, terutama terkait dengan stabilitas siklus, rate capability, dan dekomposisi elektrolit pada potensial tinggi. Oleh karena itu, berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan performa baterai LNMO, salah satunya dengan doping. Doping lantanum memiliki potensial untuk meningkatkan performa baterai LNMO. Dalam penelitian ini, lantanum ditambahkan sebagai dopan dalam katoda LNMO. LiNi0.5Mn1.5O4 murni dan LiNi0.5Mn1.5-xLaxO4 yang didoping lanthanum disintesis dengan metode sonokimia. Analisis x-ray diffraction (XRD) dan Raman Spectroscopy dilakukan untuk menganalisis struktur kristal dan fase. Morfologi sampel dikarakterisasi dengan scanning electron microscope (SEM) dan komposisi sampel dianalisis dengan energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). Elektroda LiNi0.5Mn1.5-xLaxO4 disiapkan melalui metode mixed slurry, yang kemudian dilapiskan pada current collector aluminium. Lembaran katoda kemudian dirakit menjadi sel baterai tipe koin (CR2032). Berbagai uji dilakukan untuk menguji kinerja elektrokimia sel baterai, termasuk: electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cycling performance, dan rate capability test. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa doping lantanum adalah metode yang efektif untuk meningkatkan kinerja elektrokimia baterai LNMO. Hasil karakterisasi menunjukkan doping lantanum meningkatkan stabilitas struktural dengan ukuran butiran yang lebih kecil dan terdistribusi lebih merata. Sampel yang didoping lantanum juga menunjukkan kinerja elektrokimia yang unggul dengan resistansi yang lebih rendah, difusivitas ion litium yang lebih tinggi, cycling performance yang lebih baik, dan rate capability yang lebih baik. Sampel LiNi0.5Mn1.48La0.02O4 menunjukkan kinerja yang paling unggul dengan kapasitas 117.8 mAh/g, capacity retention 96.9% setelah 100 siklus pada 0.5 C dalam cycling performance test, serta rata-rata capacity retention 78.3% pada 5 C dalam rate capability test.