Sintesis dan Karakterisasi Membran Separator Berbasis Polyvinylidene Fluoride/Cellulose Acetate (PVDF/CA) untuk Baterai Ion Litium

Oleh :
Ria Dinastuti - S072208002 - Fak. Teknik

Separator adalah material berpori yang memisahkan anoda dan katoda untuk mencegah hubungan pendek internal dan mendukung aliran ion. Umumnya digunakan solid separator (polietilen, celgard) dan liquid electrolyte. PVDF (Polivinilidena Fluorida) dikembangkan menjadi Gel Polimer Electrolyte (GPE) dan sekaligus sebagai separator. Polimer PVDF digunakan karena memiliki polaritas dan konstanta dielektrik yang tinggi, serta memiliki stabilitas anodik yang sangat baik. Akan tetapi, PVDF memiliki kelemahan berupa derajat kristalinitas yang relatif tinggi yang akan mempengaruhi peforma baterai. Polimer CA (Cellulose Acetate) memiliki keunggulan dalam konduktivitas termal dan isolasi listrik, serta dapat menurunkan derajat kristalinitas untuk meningkatkan performa separator baterai. Pencampuran PVDF dan CA bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masing-masing. Penambahan filler diperlukan untuk meningkatkan porositas dan merubah morfologi, yang membantu menahan elektrolit cair dan memfasilitasi difusi ion Li+. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh rasio massa PVDF:CA dan penambahan nanoclay terhadap karakteristik membran separator untuk baterai ion litium. Larutan membran dibuat dengan mencampurkan polimer CA, PVDF, nanoclay, dan aditif PVP. Variabel yg digunakan pada penelitian ini adalah pengaruh rasio massa PVDF : CA (1:0,43; 1:0,66; 1:1; 1:1,5; dan 1:2,33) dan pengaruh penambahan nanoclay (0; 0,11; 0,23; 0,34; dan 0,46 gram). Membran CA/PVDF kemudian dilakukan uji karakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM, electrolyte uptake, dan porositas. Berdasarkan hasil pengujian, hasil karakterisasi terbaik untuk membran separator dengan pengaruh rasio massa PVDF : CA = 1 : 2,33 (CP-5) memiliki electrolyte uptake dan porositas yang tinggi, dengan daerah kristalinitas yang rendah. Untuk membran separator dengan penambahan nanoclay sebesar 0,46 gram (NC-4) memiliki electrolyte uptake dan porositas yang tinggi, dengan kristalinitas yang lebih rendah daripada sampel yang lainnya. Hasil SEM menunjukkan peningkatan jumlah nanoclay menghasilkan struktur pori yang lebih padat dan lebih seragam. Membran separator PVDF/CA dengan penambahan nanoclay sebesar 0,11 gram dapat menjadi alternatif polimer yang dapat digunakan sebagai separator baterai ion litium. Baterai dengan membran separator PVDF/CA/Nanoclay memiliki kapasitas spesifik sebesar 23,2895 mAh/gram. Setelah dilakukan pengujian life cycle selama 20 siklus, baterai mengalami penurunan kapasitas sekitar 16,09?n kapasitas spesifik akhir sebesar 19,54224 mAh/gram.