Pengembangan Materi Belajar Kimia by rwahid

VIEWS: 109 PAGES: 10

									                                     Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,
                                                  Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012


                       PENGEMBANGAN MATERIAL Li1+xMn2-xO4
                UNTUK APLIKASI ELEKTRODA POSITIF BATERAI LITIUM

                                Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno
                          Jurdik Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta
                                     Email: dyahuny@yahoo.com

                                                   Abstrak

                  Dewasa ini penggunaan baterai tidak dapat lepas dari kehidupan sehari-hari. Telpon
        seluler, kamera digital, laptop, hingga mobil hibrid, semuanya memerlukan baterai sebagai
        sumber penggerak. Prospek baterai untuk menjadi sumber energi masa depan sangat tinggi.
        Di antara banyak jenis baterai, yang banyak mendapat perhatian adalah baterai litium. Selain
        memiliki daya yang tinggi, baterai ini ringan dan dapat dipakai berkali-kali. Seiring pesatnya
        perkembangan teknologi, maka baterai litium yang dituntut mampu menghasilkan energi
        lebih tinggi menjadi sangat dibutuhkan. Mangan dioksida (MnO2) dan turunannya merupakan
        salah satu bahan baterai yang banyak dipergunakan sebagai bahan elektroda positif untuk
        baterai primer dan baterai litium yang rechargeable. Senyawa turunan MnO2 yaitu Li1+xMn2-
        xO4 menjadi salah satu kandidat utama sebagai bahan elektroda positif untuk baterai litium
        karena jumlahnya yang melimpah, low cost dan ramah lingkungan. Dalam artikel berikut
        akan dibahas tentang baterai litium, aspek struktur dan elektrokimia Li1+xMn2-xO4 dan
        metode sintesis dan karakterisasi yang tepat, efektif dan efisien untuk memperoleh material
        Li1+xMn2-xO4 yang dapat dipergunakan sebagai bahan elektroda positif baterai litium berdaya
        dan energi tinggi sehingga potensial dikembangkan sebagai sumber energi terbarukan.

        Key words         : baterai litium, elektroda positif, Li1+xMn2-xO4


PENDAHULUAN
        Dewasa ini baterai tidak dapatlepas dari kehidupan sehari-hari. Telpon seluler, kamera digital,
laptop, hingga mobil hibrid, semuanya memerlukan baterai sebagai sumber penggerak, dengan
demikian prospek baterai untuk menjadi sumber energi masa depan sangat strategis dan ekonomis. Di
antara banyak jenis baterai, yang banyak mendapat perhatian adalah baterai litium. Selain memiliki
daya yang tinggi, baterai ini ringan dan dapat dipakai berkali-kali (rechargeable). Seiring pesatnya
perkembangan teknologi, maka baterai litium yang dituntut mampu menghasilkan energi lebih tinggi
menjadi sangat dibutuhkan.
        Mangan dioksida (MnO2) merupakan bahan baterai yang banyak dipergunakan sebagai bahan
katoda untuk baterai primer dan baterai litium yang rechargeable. Selain itu, MnO2 juga dianggap
paling berpotensi untuk bahan katoda pada generasi selanjutnya dari baterai litium karena
ketersediaannya yang melimpah, low-cost dan ramah lingkungan. Sifat elektrokimia MnO2 sangat
ditentukan struktur kristal dan morfologi oksidanya. MnO2 terdapat dalam beberapa bentuk polimorfik
yaitu α-, β-, γ- dan δ-MnO2. Selama ini dari keempat bentuk polimorfik tersebut, α-MnO2 dan β-
MnO2 mendapat perhatian khusus sebagai bahan katoda untuk baterai litium karena adanya lorong 2x2
dalam kisi kristal α-MnO2 (Yang et al. 2008) yang dianggap dapat memfasilitasi akomodomasi dan
transportasi untuk memasukkan ion litium.
        Turunan dari MnO2 adalah Li1+xMn2-xO4. Senyawa ini dikenali karena memiliki rangka
logam/oksigen dengan celah-celah tetrahedral berkesinambungan yang dapat dilewati ion litium.
Kerangka Mn-O identik dengan fase λ-MnO2 dan terdiri dari susunan oktahedra yang ujung-ujungnya
bertemu dan membentuk lorong MnO6 1x1 melalui struktur tegak lurus dalam tiga arah, yang ternyata
lebih efektif dilewati ion litium dibandingkan α-MnO2 maupun β-MnO2(Sarciaux, 1998; Komaba et
al, 2000; Zheng etal, 2005; Cheng et al, 2005; Jiao and Bruce, 2007).




                                                      K-77
                                                                    Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno
                                                                             Pengembangan Material …


PEMBAHASAN
         Kebutuhan akan energi semakin meningkat seiring perkembangan teknologi dan pertumbuhan
jumlah penduduk. Untuk memenuhinya, banyak negara bersikap ekspansif memburu dan
mengeksplorasi sumber-sumber minyak baru. Selain itu, banyak juga negara industri yang
mengembangkan energi nuklir untuk mencukupi makin meningkatnya kebutuhan energi. Namun dapat
dipastikan bahwa sumber energi fosil merupakan sumber daya yang terbatas dan tak dapat diperbarui,
sedangkan energi nuklir yang dipandang sebagai jalan pintas untuk mengantisipasi makin menipisnya
sumber energi fosil terbukti sangat beresiko sebagaimana terlihat dalam berbagai insiden: kasus
Chernobyl (Uni Sovyet), kasus gempa dan tsunami di Miyagi (Jepang), serta kasus-kasus kebocoran
reaktor nuklir di Eropa. Oleh karena itu, pengembangan sumber-sumber energi baru dan terbarukan
menjadi mutlak diperlukan (Fergus, 2010).
         Di antara sumber energi baru dan terbarukan yang telah banyak dikembangkan adalah baterai
litium (Jeong, 2010). Pengembangan teknologi baterai yang paling pesat terutama diperuntukkan bagi
baterai untuk kendaraan elektrik dan hal ini telah menjadi fondasi yang menentukan desain,
karakteristik, kinerja, dan biaya dalam proses pengembangan teknologi otomotif. Pesatnya
perkembangan di balik baterai litium telah memungkinkan adanya capaian yang dinamis sekaligus
prospektif dalam kapasitas dan variasi kendaraan. Selain itu, pengembangan baterai litium semakin
pesat didorong oleh peralatan elektronik yang statis menjadi portable. Pada masa pertumbuhannya ini,
teknologi baterai litium telah mendominasi kalangan industri dan supplier berkat keunggulannya
dalam hal daya volumetrik dan energinya.. Dapat diprediksi bahwa ke depan, baterai litium berpotensi
memiliki nilai energi di atas 3.000W/kg dan menjadi solusi sistem energi yang ringan tetapi bertenaga.
         Pada simposium terakhir (Ritchie and Howard, 2005), telah banyak diperkirakan akan
digunakannya campuran oksida kobalt/nikel litium untuk menggantikan oksida litium kobalt sebagai
bahan katoda standar untuk baterai litium. Penelitian aktif terus dilakukan, misalnya pada oksida
kobalt/nikel/ mangan litium (Amine et al, 2004). Penggunaan oksida nikel/ kobalt /aluminium-litium
sebagai bahan katoda baterai inlitium-ion untuk kendaraan listrik hibrid telah dilaporkan (Raman et al,
2004). Sebuah sistem terkait adalah layer Lix(MnNi)O2 dengan x>1. Spesies ini tidak mengalami
deoksigenasi ketika diisi, sehingga memiliki resiko kebakaran dan risiko ledakan yang rendah, serta
menghasilkan kapasitas sangat besar pada rentang 2,5 - 4,6 V. Output energi >1 Wh g-1, dengan
potensi limit point elektrolit cairan ionik dan operasi >40oC untuk meningkatkan kinerja katoda baterai
litium tetapi masih dibutuhkan riset yang lebih mendalam (Howard, 2004). Spinel terdoping Al
multifase menawarkan kinerja tingkat tinggi yang belum pernah terjadi sebelumnya, sangat cocok
untuk baterai kendaraan hibrida, tapi elektrolit non-asam masih dibutuhkan untuk siklus yang lebih
panjang (Howard, 2003).

A. Baterai Ion Litium
         Susunan struktur dari baterai ion litium dapat dilihat di Gambar 1. Baterai ion lithium terdiri
atas anoda, separator, elektrolit, dan katoda. Pada katoda dan anoda umumnya terdiri atas 2 bagian,
yaitu bagian material aktif (tempat masuk-keluarnya ion litihum) dan bagian pengumpul elektron
(collector current).
         Proses penghasilan listrik pada baterai ion litium sebagai berikut: Jika anoda dan katoda
dihubungkan, maka elektron mengalir dari anoda menuju katoda, bersamaan dengan itu listrik pun
mengalir. Pada bagian dalam baterai, terjadi proses pelepasan ion litium pada anoda, kemudian ion
tersebut berpindah menuju katoda melalui elektrolit. Pada katoda bilangan oksidasi kobalt berubah
dari 4 menjadi 3 karena masuknya elektron dan ion litium dari anoda. Proses recharging atau
pengisian ulang dari baterai lithium merupakan kebalikan dari proses ini.
         Dari berbagai jenis logam, litium adalah logam yang sangat menjanjikan untuk menjadi anoda.
Litium memiliki nilai potensial standar paling negatif yaitu -3.0 V, paling ringan dengan berat atom
6.94 g, sehingga bila dipakai untuk anoda dapat menghasilkan kapasitas energi yang tinggi
(Armstrong, 2005).




                                                 K-78
                                  Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,
                                               Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012




                              Gambar 1. Struktur Baterai Ion Litium
                       (Chemistry Today 2009, 463, pg 21, dengan perubahan)

B. MnO2 dan turunannya (Li1+xMn2-xO4)
         Di antara logam transisi yang umum, mangan adalah salah satu yang memiliki struktur kristal
oksida, oksi-hidroksida dan hidroksida yang berbeda dalam jumlah terbesar. Untuk menjelaskan
struktur mangan yang kompleks ini melibatkan dua faktor utama terkait dengan struktur elektronik ion
Mnn+ (efek Jahn-Teller) dan terkait dengan banyaknya reaksi redoks yang terlibat dalam sistem Mn-O-
H2O. Hal ini menimbulkan berbagai material dengan berbagai macam komposisi struktur dan valensi
mangan (Bricker 1965). Mangan berada dalam bilangan oksidasi +2, +3, +4 +6 dan +7 dimana
oksidasi yang paling stabil adalah antara 2 dan 4 (Li et al, 2010).

Oksida MnO2
         Meskipun memiliki jari-jari ionik kecil diperkirakan 0,53 Å (Shannon, 1976) untuk stabilitas
situs tetrahedral, Mn4+ stabil pada fase oktahedral karena konfigurasi d3 elektronik (Sherman, 1984).
Semua struktur oksida MnO2 dapat dijelaskan oleh penempatan yang berbeda dari situs oktahedral
Mn4+ dalam jaringan atom oksigen. Cara termudah untuk menggambarkan struktur ini adalah dengan
mempertimbangkan perakitan MnO6 oktahedral. Kita dapat mengklasifikasikan oksida-oksida MnO2
menjadi dua kategori utama sesuai dengan kriteria dalam kristalografi dan komposisi kimia yaitu
dengan mengatur stoikiometrik oksida MnO2 dan dari bentuk lorongnya.
Stoikiometri dalam Fase MnO2
a. β-Mn02 (pyrolusite, Polianite)
         β-MnO2 adalah bentuk MnO2 terpadat dan paling stabil. β-MnO2 mengkristal dalam bentuk
tetragonal (a = 4,3983 Å dan c=2,873 Å) dengan Z = 2 dan grup ruang P42/mnm (Baur 1976).
Struktur kristal β-MnO2 bertipe rutil. MnO6 oktahedral tepi membentuk rantai tunggal yang tak
terhingga dan sejajar dengan sumbu c. Masing-masing saluran ini terhubung dengan empat rantai
oktahedral sekelilingnya untuk membentuk lorong 1x1. Struktur ini dapat dijelaskan oleh susunan
heksagonal oksigen yang rapat menjadi oktahedral yang sedikit terdistorsi di mana satu dari dua situs
itu ditempati oleh Mn4 +.




                                                K-79
                                                                                Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno
                                                                                         Pengembangan Material …




                                    Gambar 2. Struktur β-MnO2
b. R-Mn02 (Ramsdellite)
        Struktur dari diaspora (α-AIOOH). Hal ini dijelaskan oleh perakitan rantai ganda oktahedral di
mana ketiga ujung oktahedral berikatan dengan oktahedral sekelilingnya. Rantai ganda ini berorientasi
di sepanjang sumbu c dihubungkan oleh puncak-puncak yang memisahkan lorong 2x1.




                                 Gambar 3. Struktur ideal R-MnO2 ramsdellite

c. γ-Mn02 (Nsutite)
           Struktur fase γ-Mn02dilintasi oleh lorong yang tak terbatas 2x1 dan 1x1 sepanjang sumbu c.
Rumus kimia umum untuk γ-Mn02adalah (Mn4 +1- x-yMn3 +y) O2-4x-y (OH) 4x + y (Ruetschi ,1984).
d. λ-MnO2
           Oksidainiberstruktur spinel.Strukturinimengkristaldalamkubik (Fd3m) denganparameterkisi a = 8,029 Å dan Z = 16.
Strukturiniditurunkansecaralangsung        dari     strukturspinel    dari    Li1+xMn2-xO4         yang      terdiri  dari
suatususunanoktahedralmembentuklorong 1x1 sepanjangketigaarahkristalografi [110] sejenis




                                                         K-80
                                          Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,
                                                       Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012




                                                 Gambar 4. Struktur λ-MnO2

Sistem Li1+xMn2-xO4
Aspek Struktur dan Elektrokimia Li1+xMn2-xO4
           Jaringan stabilitas AB2O4 spinel berhubungan dengan penyisipan litium telah dibuktikan secara eksperimental pada
tahun 1990-an antara lain, Fe3O4, Mn3O4 dan LiMn2O4 (Thackeray et al. 1983). Fase LiMn2O4 ini ditandai dengan oksigen logam /
skeletal, yang dikenakan jaringan terus menerus dari celah tetrahedral yang dapat diakses ion litium. Rangka Mn-O ini identik
dengan fase λ-MnO2 dan terdiri dari suatu susunan oktahedral yang ujung-ujungnya membentuk lorong MnO6 1x1 melalui
struktur dalam tiga arah tegak lurus.




                                              Gambar 5. Struktur fase spinel LiMn2O4
       Atom oksigen menempati posisi ke-32 kristalografi untuk membentuk kisi kubik rapat di mana ion Mn3+/Mn4+ dan Li+
masing-masing adalah situs oktahedral 16d dan tetrahedral 8a (Gambar 5). Dalam konfigurasi ini, tetrahedral LiO4 mengalami
pertukaran masing-masing sisi mereka dengan situs oktahedral kosong 16c. Distribusi kationik dalam jaringan merupakan
Litet.[Mn2]oct.O4.
            Ketika bahan ini digunakan sebagai katoda baterai litium, ion litium dapat dengan mudah diekstrak dalam strukturnya
selama pengisian, kemudian akan dimasukkan kembali selama pelepasan. Tetapi penurunan signifikan atas kemampuan bahan ini
dapat terjadi bila dipakai berulang-ulang. Beberapa penyebab telah dikemukakan untuk menjelaskan fenomena ini:
            Efek oksidasitor kuat dari fase λ-MnO2terkait dengan elektrolit
            Adanya disproporsionasi Mn3+ menjadi Mn4+danMn2+
            Modifikasi struktural yang disebabkan ion Mn3+ (efek Jahn-Teller)




                                                            K-81
                                                                                      Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno
                                                                                               Pengembangan Material …


           Substitusi situs mangan 16d oleh unsur dengan valensi lebih rendah seperti litium akan dapat meminimalkan efek ini serta
dapat meningkatkan kinerja dan cycling lebih baik (Tarascon et al. 1991, Gummow et al. 1994). Hal ini menyebabkan
excess bahan litium dari formula umum Litet.[Mn2-xLix]oct.O4.Tingkat rata-rata oksidasi mangan dalam Litet.[Mn2-xLix]oct.O4
ini lebih besar dari 3,50 yang berimplikasi bahwa hanya sebagian dari litium dapat diekstraksi secara elektrokimia. Akibatnya,
ekstraksi ion Li+ dalam struktur dikompensasi dengan oksidasi ion Mn3+dalam Mn4+. Jumlah ion Mn3+ yang dapat disediakan
adalah sebanyak kapasitas intrinsik dari bahan tersebut. Oleh karena itu, ada hubungan antara kapasitas dan maintenance bahan
selama penggunaan dalam jangka panjang. Fase Li1+x.Mn2-xO4 ini membentuk larutan padat antara LiMn2O4 (x=0) dan Li4Mn5O12
(x=1/3) yang diwakili oleh segmen dalam diagram fase λ-MnO2 - MnO - Li2MnO3 (Gambar 7) yang diambil dari diagram Li-
Mn-O (Gambar 6). Pada diagram λ-MnO2 - MnO - Li2MnO3, reaksi interkalasi litium ditunjukkan dengan garis putus-putus.
Segmen Mn3O4– Li4Mn5O12 bersesuaian dengan fase spinel stoikiometri sekaligus membentuk batas antara dua bidang interkalasi
potensial (3 Volt dan 4 Volt) masing-masing sehubungan dengan penyisipan di situs oktahedral dan tetrahedral (Larcher, 1997).




                        Gambar 6. Diagram fase Li-Mn-O (menurut Thackerayet al.1996)




                                 Gambar 7. Diagram fase λ-MnO2 - MnO - Li2MnO3
                                           (menurut Thackerayet al.1996)


C. Sintesis dan karakterisasi Li1+xMn2-xO4
         Sintesis senyawa Li1+xMn2-xO4 dipengaruhi oleh berbagai hal seperti jenis prekursor, metode
sintesis, temperatur kalsinasi, lama (waktu kalsinasi), komposisi mol antara prekursor dan bahan
pengendap. Jenis prekursor yang baik akan mempengaruhi hasil kristal yang terbentuk (Bach, 2005).
Metode yang digunakan bertujuan untuk mendapatkan senyawa Li1+xMn2-xO4dengan fase geometri




                                                              K-82
                                   Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,
                                                Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012


yang paling stabil sehingga dapat diaplikasikan sebagai bahan baterai yang dapat digunakan sumber
energi alternatif di masa depan. Untuk mendapatkan kristal murni Li1+xMn2-xO4dilakukan kalsinasi
pada temperatur tertentu sehingga ada perbedaan struktur kristal Li1+xMn2-xO4 yang terbentuk. Lama
(waktu) kalsinasi juga mempengaruhi kristal yang terbentuk. Dalam stoikiometri, komposisi mol
antara prekursor merupakan hal yang penting yang harus diperhatikan karena akan mempengaruhi
hasil sintesis.
         Senyawa MnO2 diketahui berubah-ubah fase geometrinya berdasarkan temperatur. Tindakan
kalsinasi terhadap senyawa Li1+xMn2-xO4dalam matriks polimer diharapkan dapat mempertahankan
fase spinel hingga saat senyawa ini kembali berada dalam temperatur kamar, fase geometrinya tidak
tertransforasi oleh pengaruh temperature. Variasi temperatur kalsinasi pada 400oC, 500oC, 600oC,
700oC, 800oC, dan 900oC diharapkan dapat digunakan untuk memtukan senyawa nanokristalin
Li1+xMn2-xO4yang mempunyai kemurnian dan kristalinitas yang paling tinggi.
         Sintesis dan karakterisasi Li1+xMn2-xO4 dapat dilakukan dengan metode pengendapan matriks
polimer yang dapat dilakukan dengan atau tanpa menggunakan basa (Lakshmi et al, 1997 ; Larcher,
1997). Fase spinelLi1+xMn2-xO4 penting untuk distabilisasi guna mempertahankan konduktivitas
oksigennya. Sebenarnya ada beberapa metode untuk mempertahankan fase spinelnya, antara lain
dengan metode sol-gel, metode kondensasi gas, maupun metode pirolisis semprot. Akan tetapi
berbagai metode dan proses yang diketahui tersebut memiliki berbagai kekurangan, antara lain mahal
sehingga tidak aplikatif secara komersial (Yang, 2008).
         Metode pengendapan matriks polimer dengan basa dapat dilakukan dengan teknik refluks,
yang didasarkan pada kesetimbangan uap cair, di mana titik didih zat cair berada dalam waktu lama
cukup efektif oleh karena pengumpulan suhu campuran reaksi. Keuntungan teknik ini adalah bahwa
proses dapat ditinggalkan untuk jangka waktu yang lama tanpa perlu menambahkan lebih banyak
pelarut sehingga dapat menghemat penggunaan pelarut karena pelarut yang menguap akan
terkondensasi kembali (Ropp, 1983). Teknik refluks banyak digunakan digunakan untuk menghasilkan
kristal tunggal dengan keuntungan temperatur dan tekanan dapat dikontrol, sehingga struktur dan
morfologi nanotube dapat direkayasa.
         Polimer yang dipergunakan adalah polietilen glikol, gliserol, 1,2 propanadiol, 1,3 propanadiol,
2,3 butandiol, dan 1,4 butandiol. Pada metode pembentukan matriks polimer ini, partikel dari senyawa
Li1+xMn2-xO4 didispersikan secara merata pada lapisan-lapisan matriks sehingga ukuran pori-pori,
lorong antar partikel yang tersusun menjadi homogen. Senyawa polimer dipilih karena disamping
senyawa ini cukup murah, jumlah yang relatif sedikit (±10 ml) sudah cukup untuk membentuk matriks
yang dapat mendispersikan atom oksigen dalam partikel Li1+xMn2-xO4 secara lebih teratur.
         Sintesis Li1+xMn2-xO4 juga dapat dilakukan dengan metode hidrotermal (Wang and Li, 2001).
Metode ini ideal untuk sintesis nanopartikel karena kristal yang dihasilkan mempunyai tingkat
kemurnian tinggi, stoikiometri dapat dikontrol, ukuran partikel dapat dibatasi, morfologi terkontrol,
seragam, kristalinitas tinggi (Eriksson, 2001). Sintesis Li1+xMn2-xO4 dengan metode hidrotermal
biasanya dilakukan di dalam autoclaves tipe Morey. Kelebihan dari alat ini adalah menggunakan
teflon sebagai reaktor. Kondisi sintesis dapat dilakukan pada rentang temperatur di bawah 200 oC dan
tekanan di bawah 100 bar ( T=< 200oC, P < 100 bar). Kondisi tekanan dan temperatur demikian dapat
dicapai dengan penggunaan autoclaves berdinding teflon. Penggunaan teflon membantu untuk
mengoptimalkan kemurnian dan homogenitas Li1+xMn2-xO4 nanopartikel. Meskipun dengan
menggunakan temperatur yang rendah sekalipun yaitu 150oC, sudah cukup untuk mendapatkan
Li1+xMn2-xO4 dengan kristalinitas tinggi dan ukuran partikel yang seragam tentunya dengan melalui
media hidrotermal yang benar.
         Karakterisasi Li1+xMn2-xO4 hasil sintesis dapat dianalisis dengan FTIR, SEM dan XRD.
Penentuan struktur kristal menggunakan difraksi powder sangat menarik bagi para ilmuwan karena
berpotensi besar untuk meningkatkan desain, sintesis, dan karakterisasi dari material nano dan
bioteknologi. Dalam analisis kimia, difraksi sinar-X dapat digunakan untuk mengidentifikasi zat padat
yang belum diketahui, penentuan kemurnian suatu kristal dan lain sebagainya. Struktur kristal akan
lebih mudah ditentukan dengan metode difraksi sinar-X. Aplikasi sinar-X adalah khas untuk masing-
masing kristal, sehingga zat padat dapat ditentukan secara efektif dengan membandingkan pola
difraksi standar. Pola difraksi standar yang umumnya dikenal adalah JCPDS file (Join Committee on



                                                 K-83
                                                                   Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno
                                                                            Pengembangan Material …


Powder Diffraction Standard) atau ASTM file (American Society for Testing Materials) yang
mencakup 35.000 tipe kristal dan selalu meningkat rata-rata 2.000 tiap tahun (Larcher, 1997).
        Sementara itu, untuk karakterisasi struktur mikro dilakukan secara ab initio yaitu optimasi
secara struktur secara komputerisasi, untuk sistem-sistem yang besar yang mengandung beribu-ribu
atom (Zejian et al, 2006).


KESIMPULAN
        Mangan dioksida (MnO2) dan turunannya Li1+xMn2-xO4 merupakan bahan baterai yang banyak
dipergunakan sebagai bahan katoda untuk baterai primer dan baterai litium yang rechargeable Hal ini
karena MnO2 dianggap paling berpotensi untuk bahan katoda karena ketersediaannya yang melimpah,
low-cost dan ramah lingkungan. Sifat elektrokimia MnO2 sangat ditentukan struktur kristal dan
morfologi oksidanya. Sintesis senyawa Li1+xMn2-xO4 dipengaruhi oleh berbagai hal seperti jenis
prekursor, metode sintesis, temperatur kalsinasi, lama (waktu kalsinasi), komposisi mol antara
prekursor dan bahan pengendap. Karakterisasi Li1+xMn2-xO4 hasil sintesis dapat dianalisis dengan
FTIR, SEM dan XRD. Untuk karakterisasi struktur mikro dilakukan secara ab initio yaitu optimasi
secara struktur secara komputerisasi, untuk sistem-sistem yang besar yang mengandung beribu-ribu
atom

DAFTAR PUSTAKA
Armstrong, A.R. and Bruce, P.G. (1996) Synthesis of Layered LiMnO2 as an Electrode for
        Rechargeable Lithium Batteries. Nature, 351, 499-500, doi: 10.1038/381499a0
Armstrong, A.R., Armstrong., G., Canales, J., dan Bruce, P.G. (2005). TiO2-B Nanowires as Negative
        Electrodes for Rechargeable Lithium Batteries.Journal of Power Sources 146, 501-506
Bach., S., Pereira-Ramos, J.P., and Baffiert, N. (1995). Synthesis and Characterization of Lamellar
         MnO2ObtainedfromThermalDecomposition of NaMnO4 for RechargeableLithiumCells.
         Journal of Solid State Chemistry, 120, 70-73
Bricker O., (1965), The AmericanMineralogist,pp. 1296
Cheng, F., Zhao, J., Song, W., Li, C., Ma, H., Chen, J., and Shen, P. (2006) FacileControlledSynthesis
         of MnO2Nanostructures of NovelShapes and Their Application in Batteries.
         InorganicChemistry Journal, Vol. 45, No.5
David,    W.I.F.,     Shankland,    K.,    Mc      Cusker,I.K.,  Baerlocher,     C.H.,   (2002).
         StructureDeterminationfromPowderDiffraction       Data.   International    Union     of
         Crystallography, Oxford Science Publication
Eriksson, T., (2001). LiMn2O4 as a Li-IonBatterayCathode, FromBulk to ElectrolyteInterface.
         Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertationsfrom the Faculty of Science and
         Technology. p.
Gummow R.J., de Kock A., and Thackeray M.M., (1994). Solid State Ionics, pp. 59
H.S Jeong et al.(2010), in press, J. Power Source doi:10.1016/j.jpowsour.2009.10.085
Jiao, F and Bruce, P.G. (2007). MesoporousCrystalline β-MnO2- a ReversiblePositiveElectrode for
         RechargeableLithiumBatteries., Adv. Mater, 19, 657-660
J. W Fergus. (2010)J. Power Source in press, doi:10.1016/j.jpowsour.2010.01.076
J. W Fergus, J. Power source 195 (2010) 939-954.
K. Amine, I. Belharouak, J. Liu, S.-H. Kang, A. Kahaian, D. Vissers, G.Henrikson. (2004) Advanced
        cathode materials for high power applications. Abstract 51, IMLB12 Meeting, 2004




                                                K-84
                                  Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,
                                               Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012


Komaba, S., Kumagai, N., Chiba., S. (2000). Synthesis of Layered MnO2byCalcination of KMnO4 for
        RechargeableLithiumBatteraiCathode. Electrochimica Acta, 46, 31-37
Lakshmi, B.B., Patrissi, C.J., dan Martin, C.R. (1997). Sol-Gel Template Synthesis of Semiconductor
        Oxide Micro- and Nanostructures.Chem. Mater., 9, 2544-2550
Larcher, D. (1997). Nouvelles voles de synthese et caracterisation de materiaux d’electrodes positives
         pour accumulateurs au lithium, These de Doctorat, L’Universite de Picardie Jules Verne,
         Perancis
Li,P., Nan, C.,Wei, Z., Lu, J., Peng, Q dan Li, Y. (2010). Mn3O4Nanocrystals: FacileSynthesis,
         Controlled Assembly, and Application. Chem. Matter. 22., 4232-4236
N. Raman, G. Chagnon, S. Hafner, K. Nechev, A. Romero, M. Saft, Development of High Power Li-
       Ion Battery Technology for Hybrid Electric Vehicle (HEV) Applications,. (2004)
       in:Proceedings of the 41st Power Sources Conference, pp. 435–437.
R.C. Ropp. 2003. Solid State Chemistry. Netherlands: Elsevier.
Ritchie, A and Howard, W. (2005). Recent Development and Likely Advances in Lithium-ion
         Batteries. Journal of Power Sources 162 (2006) 809–812
Ruetschi, P., (1984). J. Electrochemical Soc. Pp. 2737
Sarciaux. (1998) Les composes MnO2 γet LixMnO2 γ: influence des parameters structuraux et physic-
         chimiques sur l’insertion electrochimique du lithium. These de Doctorat. Universite de
         Nantes, Perancis
Shanon, R.D. (1976). Acta Cryst., pp. 751
Sherman, D.M., (1984). The American Mineralogist, pp. 788
S.G. Stewart et al, J. Electrochem. Soc. 155 (9) (2008) A664–A671.
Tarascon, J.M., Coowar F., Amatucci G.G., Shokoohi F., and Guyomard D., (1994). J. Power Sources,
         pp. 1421
Thackeray, M.M., David W.I.F., Bruce P.G., and Goodenough J.B., (1983) Mat. Res. Bull., pp. 461
Thackeray, M.M., Rossouw, M.H., Gummow, R.J., Liles, D.C., Pearce K., de Kock A., David W.I.F.,
        and Hull S., (1993), Electrochimica Acta, pp. 1259
Thackeray, M.M., Mansuetto, M.F., Dees D.W., dan Vissers, D.R., Mat.Res.Bull., (1996), pp.133
Wang, X., Li, Y. (2002). Selected-ControlHydrothermalSynthesis of α- and β-MnO2 Single Crystal
       Nanowires. J. Am.Chem.Soc. Vol. 124, No. 12, 2880-2881
W.F.     Howard      Jr.,   S.W.     Sheargold,    P.M.    Story,    R.L.     Peterson.          (2003)
         StabilizedSpinelBatteryCathodeMaterial and Methods. U.S. Patent 6,558,844.
W.F. Howard Jr. (2004). Next-generation chemicals for lithium rechargeable batteries.Adv.Battery
       Technol. 40, 18–23.
Yang, Y., Xiao L., Zhao Y., dan Wang F. (2008).Hydrothermal Synthesis and Electrochemical
        Characterization of α-MnO2Nanorods as Cathode Material for Lithium Batteries.Int. J.
        Electrochem. Sci., 3, 67 – 74
Zejian Liu, Qi, Z., dan Qin, L., (2006). Reduction in the Electronic Band Gap of Titanium Oxide
         Nanotubes.Solid State Communications., 141,. Pp. 168-171
Zheng, D., Sun, S., Fan, W., Yu, H., Fan, C., Cao, G., Yin, Z., and Song, X. (2005). One
        StepPreparation of Single-Crystalline β-MnO2Nanotubes. J. Phys. Chem.B, 109, 16439-
        16443




                                                K-85
       Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno
                Pengembangan Material …




K-86

								
To top