Pembuatan Polimer Pembuatan Polimer Elektrolit dari Limbah Kulit Elektrolit dari Limbah Kulit Udang Udang untuk Baterai Ion Litiumuntuk Baterai Ion Litium
Irma Andarini (10506068)Dosen Pembimbing : Dr. I Made Arcana
Seminar Tugas Akhir Bandung, 26 Mei 2010
Latar BelakangLatar BelakangBaterai merupakan komponen
terpenting dari alat komunikasiTeknologi alat komunikasi, seperti
handphone dan laptop, selalu berkembang seiring berkembangnya ilmu pengetahuan
Diperlukan baterai yang ramah lingkungan, aman, praktis, dan tahan lama
TujuanTujuan
• 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
Perbedaan Baterai dengan Perbedaan Baterai dengan Elektrolit dalam Bentuk Elektrolit dalam Bentuk Cairan dan PadatanCairan dan Padatan
Sumber : http://www.apple.com/hk/en/macbookpro/overlays/battery.html
Mekanisme Umum Baterai ion Mekanisme Umum Baterai ion LithiumLithium
Sumber : http://energylab.kaist.ac.kr/research.htm
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−
Tinjauan Pustaka
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
PolyblendPolyblendPolyblend 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
KarakterisasiKarakterisasianalisa gugus fungsi dengan FTIR(Fourier
Transform Infrared) analisa permukaan dengan SEM(Scanning
Electron Microscopy)analisa mekanik dengan tensile testeranalisa termal dengan TGA/DTA(Thermo
Gravimetric Analysis/ Differential Thermal Analysis)
analisa kristalinitas dengan XRD(X-ray Diffraction)
dan analisa konduktivitas dengan EIS(Electrochemical Impedance Spectrometry)
Metodologi PenelitianMetodologi Penelitian
Alat Bahan
Peralatan gelasViskometer OswaldSpektrofotometer FTIRElectrochemical
Impedance Spectrometry
Thermal analysis instrument
Tensile testerMikroskop scanning
elektronDifraksi Sinar-X
Kulit udang yang berasal dari hypermart Bandung Indah Plaza.
NaOH 3,5%HCl 1 MNaOH 50% Asam asetat 1%Litium kloridaGliserol Aqua DM
Diagram AlirDiagram Alir
Hasil dan PembahasanHasil dan Pembahasan
Deproteinasi → penghilangan protein
Ditambahkan NaOH 3,5% b/v
Demineralisasi → proses penghilangan mineralDitambahkan HCl 1MHCl(aq) + CaCO3(s) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
KitinKitin
50075010001250150017502000250030003500400045001/cm
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%T
3466.08
3444.87
1658.78
1627.921564.27
1014.56
974.05
Khitin
Bilangan gelombang (cm-1) Gugus fungsi
3444, 87 O-H
3466,08 N-H
1658,78 C=O asetamida
Deasetilasi KitinDeasetilasi Kitin
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Chitosan_Synthese.svg/712px-Chitosan_Synthese.svg.png
Rendemen Isolasi KitosanRendemen Isolasi Kitosan
Proses Massa rendemen
% rendemen
Deproteinasi 1
50,0005 g
62,5 %
Deproteinasi 2
59,5005 g
74,3 %
Demineralisasi 1
12,4962 g
15,6 %
Demineralisasi 2
25,3424 g
31,7 %
Deasetilasi 1 (gabungan)
37,0212 g
23,2 %
Deasetilasi 2 40,0588 g
25,0 %
Deasetilasi 3 17,8981 g
11,2 %
Proses Massa rendemen
% rendemen
Deproteinasi
33,4502 g
66,8 %
Demineralisasi
16,9100 g
33,7%
Deasetilasi 13,4449 g
26,8%
MW : 1,10 x 105 g/molDD : 63%
MW : 2,50 x 105 g/molDD : 66,35%
Kitin - KitosanKitin - Kitosan
Kitin Kitosan
50075010001250150017502000250030003500400045001/cm
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%T
3466.08
3444.87
1658.78
1627.921564.27
1014.56
974.05
Khitin50075010001250150017502000250030003500400045001/cm
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
%T
3444.87
3429.43
1656.85 1598.99
Khitosan
Membran Polimer Membran Polimer Elektrolit Elektrolit
Kitosan
Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 5%
Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10%
Perbandingan Spektrum IR Perbandingan Spektrum IR akibat pengaruh akibat pengaruh penambahan penambahan plasticizerplasticizer
50075010001250150017502000250030003500400045001/cm
37.5
45
52.5
60
67.5
75
82.5
90
97.5
%T
3782.41
3446.79
2924.09
1654.92
1631.78
1566.20
1411.89
1255.66
1155.36
1076.28 1024.20
896.90
653.87 619.15
563.21 476.42
kitli7550075010001250150017502000250030003500400045001/cm
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
%T
3504.66
3448.72
3427.51
2926.01
2899.01
1656.85
1631.78
1568.13
1413.82
1253.73
1153.43
1074.35
1028.06
900.76
856.39
651.94 617.22
kli756
Tanpa plasticizer Dengan plasticizer
Perbandingan Spektrum IR Perbandingan Spektrum IR akibat pengaruh akibat pengaruh penambahan garam penambahan garam elektrolitelektrolit
50075010001250150017502000250030003500400045001/cm
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%T
3444.87
3414.00
3390.86
2926.01
2883.58
2372.44
1643.35
1566.20
1411.89
1340.53
1255.66
1153.43
1074.35
1028.06
900.76
854.47
653.87 617.22
563.21
kli25650075010001250150017502000250030003500400045001/cm
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
%T
3504.66
3448.72
3427.51
2926.01
2899.01
1656.85
1631.78
1568.13
1413.82
1253.73
1153.43
1074.35
1028.06
900.76
856.39
651.94 617.22
kli756
Kitosan + LiCl 2,5% + gliserol 10%
Kitosan + LiCl 7,5% + gliserol 10%
Analisis KonduktivitasAnalisis Konduktivitas
Analisis MekanikAnalisis Mekanik
Konduktivitas vs Kekuatan Konduktivitas vs Kekuatan TarikTarik
Analisis KristalinitasAnalisis Kristalinitas
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 %
Analisis Morfologi dengan Analisis Morfologi dengan SEMSEM
Kit+Li 2,5% + gli 10%Perbesaran 5000x
Kit+Li 7,5% + gli 10%Perbesaran 5000x
Kit + Li 7,5%Perbesaran 5000x
Kitosan + LiCl 2,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 16,26 %
Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 9,5 %
Pengaruh Penambahan Garam Litium
Kitosan + LiCl 7,5% + gli 10%Derajat kristalinitas : 9,5 %
Kitosan + LiCl 7,5%Derajat kristalinitas : 11,8 %
Pengaruh Penambahan Plasticizer
KesimpulanKesimpulanNilai Konduktivitas polimer elektrolit
naik dengan bertambahnya garam litium dan optimum pada komposisi kitosan 80%, LiCl 10%, dan gliserol 10% dengan nilai 1,19 x 10-3 S/cm
Kekuatan mekanik polimer elektrolit turun dengan bertambahnya garam litium
Semakin besar nilai konduktivitas polimer elektrolit maka derajat kristalinitasnya semakin kecil (amorf)
ReferensiReferensi 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, Lelly Dwi. 2008. Pengaruh Waktu Sulfonasi terhadap Karakteristik Polistiren dan Polyblend-nya dengan Kitosan. Skripsi. Institut Teknologi 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§ionid=50
TERIMA KASIH