Pembuatan Polimer Elektrolit dari Limbah Kulit Udang untuk Baterai Ion Litium

1. Seminar Tugas Akhir Bandung, 26 Mei 2010 PembuatanPolimerElektrolitdariLimbahKulitUdanguntukBaterai Ion Litium Irma Andarini (10506068) DosenPembimbing : Dr. I Made Arcana

2. LatarBelakang • Baterai merupakan komponen terpenting dari alat komunikasi • Teknologi alat komunikasi, seperti handphone dan laptop, selalu berkembang seiring berkembangnya ilmu pengetahuan • Diperlukan baterai yang ramah lingkungan, aman, praktis, dan tahan lama

3. Tujuan • Membuat polimer elektrolit yang bisa diaplikasikan untuk baterai ion litium yang ramah lingkungan • Mempelajari pengaruh konsentrasi garam litium dan gliserol pada karakteristik membran polimer elektrolit

4. PerbedaanBateraidenganElektrolitdalamBentukCairandanPadatan Sumber : http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html

5. Tinjauan Pustaka MekanismeUmumBaterai ion Lithium • Mekanisme Pengisian Baterai : • Kutub positif : LiCoO2 →Li1−xCoO2 + xLi+ + xe− • • Pemisah : Li + polimer • • Kutub negatif : C + xLi+ + xe− →karbon–Lix • Mekanisme pemakaian baterai : • Kutub positif : Li1−xCoO2 + xLi+ + xe−→LiCoO2 • • Pemisah : Li + polimer • • Kutub negatif : karbon–Lix →C + xLi+ + xe− Sumber : http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm

6. Kitosan : sebagai matriks padatan memiliki sifat tidak beracun, tidak berbau, dan secara enzimatis biodegradable Litium klorida : sebagai garam elektrolit berfungsi sebagai sumber ion Li+ Gliserol : sebagai plasticizer berfungsi untuk menjaga kestabilan elektrolit polimer

7. Polyblend • Polyblend merupakan campuran dua atau lebih jenis polimer untuk mendapatkan material baru yang memiliki sifat gabungan antara kedua polimer yang dicampurkan. • Pembuatan polyblend dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan pelarutan dan dengan pelelehan

8. Karakterisasi • analisagugusfungsidengan FTIR(Fourier Transform Infrared) • analisapermukaandengan SEM(Scanning Electron Microscopy) • analisamekanikdengantensile tester • analisatermaldengan TGA/DTA(Thermo Gravimetric Analysis/ Differential Thermal Analysis) • analisakristalinitasdengan XRD(X-ray Diffraction) • dananalisakonduktivitasdengan EIS(Electrochemical Impedance Spectrometry)

9. Alat Bahan • Peralatangelas • Viskometer Oswald • Spektrofotometer FTIR • Electrochemical Impedance Spectrometry • Thermal analysis instrument • Tensile tester • Mikroskopscanning elektron • DifraksiSinar-X • Kulit udang yang berasaldarihypermartBandung Indah Plaza. • NaOH 3,5% • HCl 1 M • NaOH 50%   • Asam asetat 1% • Litium klorida • Gliserol • Aqua DM MetodologiPenelitian

10. Diagram Alir

11. HasildanPembahasan Deproteinasi → penghilangan protein Ditambahkan NaOH 3,5% b/v Demineralisasi → proses penghilangan mineral Ditambahkan HCl 1M HCl(aq) + CaCO3(s) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

12. Kitin

13. DeasetilasiKitin http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Chitosan_Synthese.svg/712px-Chitosan_Synthese.svg.png

14. RendemenIsolasiKitosan MW : 2,50 x 105 g/mol DD : 66,35% MW : 1,10 x 105 g/mol DD : 63%

15. Kitin Kitosan Kitin - Kitosan

16. MembranPolimerElektrolit Kitosan Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10% Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 5%

17. PerbandinganSpektrum IR akibatpengaruhpenambahanplasticizer Tanpa plasticizer Dengan plasticizer

18. PerbandinganSpektrum IR akibatpengaruhpenambahangaramelektrolit Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10% Kitosan + LiCl 2,5% + gliserol 10%

19. AnalisisKonduktivitas

20. AnalisisMekanik

21. KonduktivitasvsKekuatanTarik

22. AnalisisKristalinitas Kitosan + LiCl 7,5% Derajat kristalinitas : 11,8% Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 9,5 % Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 16,26 %

23. AnalisisMorfologidengan SEM Kit+Li 7,5% + gli 10% Perbesaran 5000x Kit + Li 7,5% Perbesaran 5000x Kit+Li 2,5% + gli 10% Perbesaran 5000x

24. Pengaruh Penambahan Garam Litium Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 16,26 % Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 9,5 %

25. Pengaruh Penambahan Plasticizer Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10% Derajat kristalinitas : 9,5 % Kitosan + LiCl 7,5% Derajat kristalinitas : 11,8 %

26. Kesimpulan • NilaiKonduktivitaspolimerelektrolitnaikdenganbertambahnyagaramlitiumdan optimum padakomposisikitosan 80%, LiCl 10%, dangliserol 10% dengannilai 1,19 x 10-3 S/cm • Kekuatanmekanikpolimerelektrolitturundenganbertambahnyagaramlitium • Semakinbesarnilaikonduktivitaspolimerelektrolitmakaderajatkristalinitasnyasemakinkecil (amorf)

27. Referensi • Yahya, M.Z.A. and A.K. Arof, (2004). Conductivity and X-ray photoelectron studies on lithium acetate doped chitosan film. Carbohydrate Polymers, 55: 95-100. • Stephan, A.M. and K.S. Nahm, (2006). Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries. Polymer, 47: 5952-5964 • Masuda, Y., Masayuki Seki, Masanobu Nakayama, Masataka Wakihara and Hidehisa Mita, (2006). Study on ionic conductivity of polymer electrolyte plasticized with PEG-aluminate ester for rechargeable lithium ion battery. Solid State Ionics, 177: 843-846. • Ambarini, LellyDwi. 2008.PengaruhWaktuSulfonasiterhadapKarakteristikPolistirendanPolyblend-nyadenganKitosan.Skripsi. InstitutTeknologi Bandung. Bandung • http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html • http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm • http://www.pharmabiz.com/article/detnews.asp?articleid=20744&sectionid=50

28. TERIMA KASIH