Synthesis of Na-NMC Material Using Combination Method as Sodium Ion Battery Cathode

Oleh :
Vita Febriyanti - V2620046 - Sekolah Vokasi

Permasalahan emisi karbon yang dihasilkan dari kendaraan bermotor berbahan bakar fosil semakin meningkat. Bentuk upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi karbon yaitu mengganti kendaraan berbahan bakar fosil dengan kendaraan listrik yang ramah lingkungan. Aplikasi penyimpanan energi listrik dapat dilakukan dengan menggunakan baterai. Baterai yang paling banyak digunakan adalah baterai ion lithium. Namun, mahalnya harga lithium dan jumlahnya di bumi yang semakin berkurang menjadi faktor utama untuk mencari alternatif dari bahan tersebut. Sodium merupakan salah satu bahan alternatif untuk menggantikan lithium. Bahan ini dipilih karena memiliki harga lebih ekonomis, tersedia banyak di alam, dan memiliki karakteristik yang hampir sama dengan lithium. Adanya kemiripan karakteristik ini menjadi prinsip dasar pembuatan baterai ion sodium yang diduplikasi dari pembuatan baterai ion lithium. Perbedaan kedua baterai ini hanya terdapat pada penggunaan sumber ionnya. Baterai terdiri dari beberapa komponen, seperti katoda, anoda, separator, dan elektrolit. Salah satu komponen penting yang dapat meningkatkan kapasitas baterai adalah material katoda. Material katoda pada tugas akhir ini adalah NaNixMnyCozO2 (NMC) dengan perbandingan mol antara Ni:Mn:Co berturutturut 1:1:1 dan 5:2:3. Pembuatan material katoda Na-NMC 111 dan Na-NMC 523 dilakukan dengan metode kombinasi antara metode ko-presipitasi dan solid state. Metode ko-presipitasi digunakan pada proses sintesis material dan solid state digunakan untuk proses penambahan ion sodium dengan prekursor NMC. Pemilihan metode kombinasi pada sintesis material aktif Na-NMC dikarenakan prosesnya lebih sederhana dan menghasilkan material aktif NMC yang lebih homogen. Karakteristik kualitas material aktif Na-NMC 111 dan Na-NMC 523 dapat ditinjau melalui uji FTIR, XRD, dan SEM-EDX. Pada uji FTIR material sampel tidak menunjukkan adanya gugus O-H yang mengindikasikan tidak ada pengotor. Hasil uji XRD menunjukkan kesesuaian pola difraksi yang terbentuk antara sampel dengan referensi. Pada hasil uji SEM menujukkan bahwa Na-NMC 111 memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan Na-NMC 523. Hasil uji EDX menujukkan komposisi sampel sesuai dengan perbandingan molaritasnya. Berdasarkan hasil pengujian tersebut menunjukkan bahwa material aktif Na-NMC 111 lebih optimal dan berpeluang untuk dijadikan bahan katoda ion sodium. Hal tersebut dapat diperkuat dari hasil uji elektrokimia Na-NMC 111 yang dilakukan dengan pembuatan baterai ion sodium dan diperoleh kapasitas spesifik charge sebesar 113 mAh/gram dan kapasitas spesifik discharge sebesar 64,4 mAh/gram.