Pembuatan Elektrolit Polimer Padat Berbasis Carboxymethyl Cellulose-Lithium Perchlorate untuk Aplikasi Baterai Litium

Abstract

Baterai litium sebagai material penyimpan energi terbaik saat ini terus mengalami kemajuan pada setiap komponen penyusunnya. Peningkatan performa baterai litium yang terhambat pada penggunaan elektrolit cair membuahkan ide dan gagasan berupa pembuatan elektrolit polimer padat sebagai salah satu komponen yang diprediksi akan menjadi solusi permintaan baterai litium dengan densitas energi, kapasitas, dan keamanan tinggi yang ramah lingkungan untuk masa depan. Pembuatan elektrolit polimer padat berbasis polimer alami menjadi kandidat utama untuk mewujudkan permintaan tersebut dengan keunggulan yang dimiliki yaitu ramah lingkungan. Pada penelitian ini, carboxymethyl cellulose (CMC) digunakan sebagai matriks polimer dengan litium perklorat sebagai garam konduktif untuk pembuatan elektrolit polimer padat (EPP). Selain itu, EPP ini dimodifikasi ikat-silang menggunakan asam sitrat (AS) untuk meningkatkan performanya. EPP disintesis menggunakan metode tuang-cetak dan disusun menjadi sel koin baterai dalam keadaan padat dengan litium metal sebagai elektroda. Beberapa pengujian seperti derajat ikat silang, derajat degradasi, dan karakterisasi gugus fungsi dilakukan untuk mengonfirmasi keberhasilan proses ikat silang. Selain itu, pengujian sifat listrik, dan stabilitas elektrokimia di bawah tegangan AC juga dilakukan pada penelitian ini. Sebagai EPP yang baru diusulkan untuk aplikasi baterai litium, berbagai parameter elektrokimia seperti konduktivitas ion, sifat dielektrik, dan mekanisme transpor ion litium dalam EPP ini sangat penting untuk dipelajari. Konduktivitas ion yang dimiliki EPP berbasis CMC-LiClO4 mencapai 1,24 × 10-7 S/cm pada sampel EPP-C2 dengan penambahan 10% AS, sedangkan EPP dengan karakteristik transfer ion paling baik ditunjukkan oleh EPP-C1 yang menunjukkan akumulasi ion yang cepat pada frekuensi rendah dan relaksasi yang singkat. Selain itu, masing-masing EPP memiliki kestabilan elektrokimia yang berbeda-beda di mana stabilitas elektrokimia yang paling baik ditunjukkan oleh EPP-C2 yang mencapai 2.15 V. Berdasarkan hasil-hasil tersebut, penambahan AS mampu meningkatkan konduktivitas ion, sifat dielektrik, dan stabilitas elektrokimia EPP dalam baterai litium.