Abstrak — Pada  penelitian  ini  dilakukan  sintesis  partikel bahan katoda lithium ferrophospate (LFP), dengan variasi waktu penahanan  proses  kalsinasi  700 ° C  yaitu  8,10,12,  dan  15  jam. Bahan  dasar  prekursor  ion-ion  mineral  material  katoda  LFP adalah FeCl 3 .6H 2 O, (NH 4 ) 2 HPO 4 , dan Li 2 CO 3 . Pembuatan bahan LFP  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  kopresipitasi dan solid  state  reaction .  Berdasarkan  analisa  karakterisasi  fasa dengan  instrumen X-Ray  Diffractometer (XRD),  ukuran  partikel dengan Particle Size Analyzer (PSA), mikrostruktur menggunakan Scanning  Electron  Microscopy (SEM),  dan pengujian  konduktivitas  listrik  dengan two  probe menunjukkan hasil,  pada  waktu  penahanan  kalsinasi  10  jam  terbentuk  2  fasa utama yaitu olivine (LiFePO 4) dan Nasicon (Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 ) dengan masing-masing  prosentase  fasa  sebesar  35%  dan  56%.  Hasil analisa  menunjukkan  bahwa  semakin  lama  waktu  penahanan kalsinasi  terjadi  peningkatan  fasa  konduktif  ( olivine+Nasicon ), dimana  fasa  konduktif  tertinggi  terjadi  pada  waktu  penahanan selama 12 jam dengan terbentuknya fasa konduktif sebesar 90% dan nilai konduktivitas listrik tertinggi yaitu sebesar 0,087 S/cm. Sedangkan  pengaruh  lamanya  waktu  penahanan  terhadap dimensi  partikel  menunjukkan  adanya  peningkatan  dimensi partikel dengan ukuran terkecil 0,8 µm pada waktu penahanan 8 jam  dan  meningkat  menjadi  1,4  µm  pada  waktu  penahanan  12 jam.  Rentang  dimensi  partikel  tersebut  dalam  orde  mikro  dan nilai konduktivitas listrik dari material katoda LFP sudah dapat dikategorikan sebagai material katoda baterai ion lithium.
Kata Kunci — Katoda, LFP, olivine, Nasicon, XRD, konduktivitas

## I. PENDAHULUAN
EJUMLAH  besar  bahan  bakar  fosil  yang  dikonsumsi setiap  hari  untuk  menghasilkan  listrik  dan  kekuatan pembakaran mesin menyebabkan keprihatinan global mengenai  efisiensi  energi,  emisi  gas  rumah  kaca,  dan penipisan  sumber  daya  alam.  Akibatnya,  upaya  substansial telah  dilakukan  untuk  mengembangkan  teknologi  energi terbarukan seperti panel surya, sel bahan bakar, dan kendaraan bertenaga  listrik.  Ini  semua  membutuhkan  metode  untuk penyimpanan energi listrik.
Baterai,  sebagai  perangkat  untuk  menyimpan  energi kimia,  memiliki  keuntungan  yaitu  mobilitas  yang  tinggi, efisiensi  konversi  yang  tinggi,  berumur  panjang,  dan  tidak menghasilkan  polutan.  Baterai  merupakan  sumber  daya  yang ideal  untuk  perangkat  portabel,  mobil,  dan  pasokan  cadangan listrik. Di antara banyak jenis baterai isi ulang, baterai Li-ion memiliki  volumetrik  yang  tinggi  dan  kerapatan  energi galvametrik  yang  tinggi  pula,  karena  berat  atomnya  kecil
sekitar  6,94  g/mol.  Baterai  Li-ion  biasa  digunakan  sebagai sumber  energi  pada  kendaraan  listrik  ataupun  perangkat elektronik  portabel.  Baterai  Li-ion  juga  memiliki  beda potensial  tinggi,  densitas  energi  tinggi  dan  stabilitas  cycling yang baik [1].
Baterai  Li  -  ion  terdiri  dari  beberapa  sel  elektrokimia yang  terhubung  secara  paralel  atau  seri  sesuai  dengan kapasitas  atau  tegangan  yang  direncanakan.  Setiap  sel elektrokimia  memiliki  dua  elektroda,  yaitu  katoda  dan  anoda yang  dipisahkan  oleh  elektrolit  yang  berifat  mengisolasi  sifat listrik  tetapi  konduktif  terhadap  ion  Li + .  Selama  pemakaian  , ketika  baterai  Li-ion  bekerja  sebagai  sel  galvanik  dimana ion Li + mengalir  dari  internal  elektroda  negatif  (anoda)  ke elektroda  positif  (katoda),  sedangkan  elektron  bergerak eksternal  dari  elektroda  negatif  ke  elektroda  positif.  Selama pengisian  atau  ketika  bekerja  sebagai  sel  elektrolit,  ion  Li + mengalir  internal  dari  elektroda  positif  ke  elektroda  negatif, sedangkan elektron bergerak eksternal dari elektroda positif ke elektroda negatif untuk menjaga kesetimbangan muatan [2,3].
Beberapa  bahan  lithium  yang  digunakan  sebagai  katoda baterai antara lain LiMn 2 O 4 [1], LiMnPO 4 , LiMnCoO 4 [4] dan LiFePO 4 [5]. Lithium  ferrophospate (LFP)  telah  dianggap sebagai  bahan  katoda  yang  paling  menjanjikan,  terutama berpotensi  besar  untuk  baterai  lithium  ion  yaitu  memiliki keuntungan  biaya  rendah,  stabilitas  termal  yang  sangat  baik, keamanan  yang  memuaskan,  toksisitas  rendah  dan  berlimpah di  alam.  LFP  adalah  bahan  katoda  baru  Li-ion  baterai.  Di antara senyawa besi, Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 (2.8V vs Li + /Li), LiFePO 4 (3.45V  vs  Li + /Li)  dan  Fe 2 (SO 4 ) 3 (3.6V  vs  Li + /Li)  dapat digunakan  sebagai  kutub  positif  (katoda)  pada  baterai  ion lithium.  Perbandingan  LiFePO 4 dan  Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 sebagai bahan  positif  menunjukkan  bahwa  keduanya  telah  berhasil digunakan  sebagai  katoda  baterai  Li-ion  secara  komersial. Bahan-bahan  ini  menunjukkan  reversibilitas  yang  baik  untuk pasangan  Fe 3+ /Fe 2+ redoks.  Sementara  itu  LFP mendapatkan banyak  perhatian  sebagai  bahan  katoda  yang  menarik  untuk Baterai  Li-ion.  LFP memiliki  dua  bentuk  yang  berlimpah LiFePO 4 dan  Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 .  Dalam  LiFePO 4 ,  ion  besi  dalam keadaan  oksidasi  dari 2+ dan  di  Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 ,  memiliki keadaan  oksidasi 3+ .  Tipe olivine LiFePO 4 dan  tipe Nasicon Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 merupakan  fasa  baru    untuk  bahan  elektroda positif.  Tipe Nasicon Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 memiliki  kapasitas  teoritis (128.2  mAhg-1)  lebih  rendah  dari  tipe olivine LiFePO 4 (kapasitas  teoritis 170  mAhg-1), tetapi  tipe Nasicon memiliki

## Pengaruh Variasi Waktu Penahanan Proses Kalsinasi Terhadap Prekursor
Bahan Katoda Lithium Ferrophospate (LFP)
Dessy Putri Efhana, Mochamad Zainuri Jurusan Fisiska, FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : zainuri@physics.its.ac.id
S
beberapa keuntungan sebagai berikut: 1. Tipe Nasicon memiliki  konduktivitas  ionik  yang  relatif baik    dari  gangguan  ion  lithium  di  dalam  strukturnya daripada tipe LiFePO 4 2. Tipe Nasicon lebih stabil daripada tipe olivine
3. Sintesis Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 lebih mudah daripada LiFePO 4 4. Sebagai  hasil  dari  pasangan  redoks  Fe 3+ /Fe 2+ ,  2  mol  Li + dapat diselingi ke dalam 1 mol Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 reversibel Di sisi lain, meski banyak penelitian dalam fabrikasi dan karakterisasi  pada  LiFePO 4 ,  bahan  ini  memiliki  kelemahan sebagai bahan katoda komersial dalam baterai Li-ion karena: 1. Sintesis  LiFePO 4 tidak  mudah  karena  pada  oksidasi  besi masih banyak fase pengotor yang tidak diinginkan, seperti Fe 2 O 3 dan    Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 ,  terdapat  pada  hasil  LiFePO 4 akhir yang tidak terelakkan
2. Tingkat kemampuan yang rendah, yang dikaitkan dengan konduktivitas  elektronik  yang  rendah  dan  gerakan  difusi antar muka yang lambat pada ion litium LiFePO 4 -FePO 4 Oleh karena itu, banyak penelitian telah dilakukan untuk meningkatkan  konduktivitas  listrik  dan  konsentrasi  fase konduktif pada stuktur katoda olivine LiFePO 4 sebagai bahan katoda  baterai  ion  litium  dan  mereduksi  ukuran  partikel sampai  pada  orde  nano.  Pada  penelitian  ini  bertujuan merekayasa  struktur  LFP  melalui  mekanisme  waktu penahanan  pada  proses  kalsinasi  untuk  mencapai  konsentrasi fasa konduktif yang optimum.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Pada pembuatan bahan LFP, bahan dasar yang digunakan adalah bahan-bahan proanalis, antara lain Li 2 CO 3 , FeCl 3 .6H 2 O,  dan  (NH 4 ) 2 HPO 4 .  Pembuatan  bahan  LFP  ini dilakukan  dengan  menggunakan  metode  kopresipitasi [8] dan solid state reaction . Dalam metode kopresipitasi menggunakan pelarut NH 4 OH, hal tersebut dikarenakan bahan sisa NH 4 OH yang  tidak terlibat dalam proses pelarutan   dapat dengan  mudah  dihilangkan  pada  saat  proses  pengeringan endapan  hasil  kopresipitasi.  Eksperimen  ini  diawali  dari proses preparasi material serbuk FeCl 3 .6H 2 O dan (NH 4 ) 2 HPO 4 .  Selanjutnya  dilakukan  pencampuran  dengan ditetesi NH 4 OH sampai pH= 2-5. Kemudian sampel dibiarkan mengendap,  setelah  itu  dicuci  dengan  aquades  sampai  pH=7 (netral) dan disaring dengan kertas saring sehingga bersih dari pengotornya.  Proses  ini  merupakan  proses  hidrolisis  untuk menghilangkan  Cl.  Material yang  diperoleh  dikeringkan  pada temperatur  110°C  selama  24  jam.  Metode  kopresipitasi  ini dilakukan untuk memperoleh prekursor FePO 4 .
Pada  sintesis  pembuatan  bahan  LFP  itu  sendiri  adalah dengan  mencampurkan  prekursor  FePO 4 dan  prekursor  ion lithium  dari  bahan  Li 2 CO 3 yang  proses  sintesisnya  dilakukan dengan  menggunakan  metode solid  state  reaction yaitu wet ball milling (penggilingan basah). Proses milling ini dilakukan dengan planetary  ball  milling berkecepatan  konstan  300  rpm selama  3  jam  dengan  perbandingan  bola milling dan  serbuk 10:1.  Pada  penggilingan  basah  material  selalu  dalam  media cair  dan  peluang  terkontaminasi  selama  pemprosesan  sangat rendah.  Media  cair  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini berupa  alkohol.  Prekursor  hasil  proses  milling  ini  kemudian dikalsinasi pada suhu 700°C dengan variasi waktu penahanan
kalsinasi  yaitu    8,  10,  12  dan  15  jam  di  dalam  lingkungan aliran  nitrogen.  Kemudian  dilakukan  karakterisasi  dengan Differential  Analysis-Thermogravimetric  Analysis (DSC- TGA), X-Ray  Diffraction (XRD), Particle  Size  Analyzer (PSA), Scanning  Electron  Microscopy (SEM) ,  dan uji konduktivitas (two probe).
Serbuk  hasil  kalsinasi    kemudian    dicampur    dengan bahan    polimer    PVDF  ( polyvinylidene  difluoride )  sebagai binder  antar  partikel  dan  grafit  sebagai  sumber  karbon  aktif. Pencampuran  dilakukan  secara  manual  dengan  menggunakan mortar  kemudian  serbuk  hasil  pencampuran  dibuat  pellet. Kemudian dilakukan uji konduktivitas two probe.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Pengujian DSC-TGA
Pembentukan  partikel  LFP  dari  bahan  prekursor FePO 4 melalui  proses  kalsinasi  sangat  ditentukan  oleh temperatur  yang  dikenakan  pada  bahan  tersebut  Untuk mengetahui  ketepatan  perlakuan  pemanasan  agar  membentuk fasa yang diinginkan diperlukan identifikasi perilaku fasa yang terbentuk  akibat  perlakuan  panas  dengan  menggunakan Differential Scanning Calorimetry/Thermo-Gravimetric Analysis (DSC/TGA). Berdasarkan pengamatan hasil perilaku panas  pada  prekursor  LFP  dengan  menggunakan  DSC-TGA dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Kurva TGA Prekursor LFP
Dari  gambar  dapat  kita  lihat  terjadinya  pengurangan massa  yaitu  pada  suhu  52°-205°C  sebesar  14  %  dengan kecepatan  pengurangan  massa  berdasarkan  temperaturnya sebesar  11,19  mgs°C -1 .  Pengurangan  massa  ini  disebabkan karena    menguapnya    molekul    air    yang    secara    alami terserap    oleh  serbuk    prekursor  LFP.  Pada  suhu  320°-400°C terjadi  pengurangan  massa  sebesar  2,5%  dengan  kecepatan pengurangan  massa  0,39  mgs°C -1 .  Pada  suhu  400°-460°C terjadi  pengurangan  massa  sebesar  2,3%  dengan  kecepatan pengurangan  massa  1,14  mgs°C -1 .  Pada  suhu  460°-520°C terjadi  pengurangan  massa  sebesar  1,94%  dengan  kecepatan pengurangan  massa  0,92  mgs°C -1 .  Tiga  puncak  tersebut didominasi  karena  hilangnya  Cl  dari  proses  reaksi  reduksi oksidasi proses kopresipitasi seperti bahan metal klorida. Pada suhu  di  atas  500°C  terlihat fasa  mulai  stabil  karena  tidak  ada degradasi  pengurangan  massa  dan  terjadi  penambahan peningkatan  kecepatan  perubahan  massa.  Hal  ini  dapat diidentifikasikan  timbulnya  fasa  oksida-oksida  yang  stabil seperti olivine atau Nasicon .  Hal  tersebut  didukung  pula
dengan Gambar 2. yang menunjukkan dimana pada temperatur di  atas  500°C  terlihat  grafik TG  relatif  datar  dan  grafik  DTA juga tidak menunjukan adanya puncak  yang  tajam  lagi. Hal ini    menunjukan  tidak    adanya    lagi    transformasi/perubahan fasa.
Gambar 2. Kurva DSC-TGA Prekursor LFP
Dari    Gambar  2  diperkirakan    suhu    kalsinasi  untuk mendapatkan  fasa  LFP  pada  daerah  temperatur  500°C  dan tidak  lebih  dari  720°C  karena  titik  leleh  dari  Li 2 CO 3 yang merupakan  bahan  pembentuk  prekursor  LFP  sebagai  sumber ion litium adalah sebesar 720 o C. Pada penelitian ini digunakan suhu kalsinasi 700°C.

## 3.3 Hasil Pola Difraksi Sinar-X
Berdasarkan  analisa  temperatur  terhadap  fenomena pengurangan massa pada bahan prekursor LFP, banyak  aspek yang dapat dianalisa. Salah satunya adalah pembentukan fasa- fasa metal oksida yang sesuai dengan yang diinginkan. Untuk mengidentifikasi  fasa  apa  saja  yang  terbentuk  setelah  proses kalsinasi, dilakukan terlebih dahulu identifikasi fasa-fasa pada saat pembentukan prekursor bahan LFP.

## Gambar 3. Pola difraksi prekursor FePO4 dan LFP
Pada  gambar  tersebut  menunjukkan  bentuk  yang melebar  dan  tidak  mempunyai  puncak  kristal  sehingga  dapat dikatakan  kedua  prekursor  tersebut  masih  bersifat  amorf. Prekursor  FePO 4 masih  amorf  untuk  memudahkan  bereaksi dengan  prekursor  ion  lithium  dalam  pembentukan  prekursor LFP  pada  proses ball  milling .  Pola  difraksi  diatas  memiliki pola difraksi yang hampir sama dengan referensi [6,7].
Dari  data  pola  difraksi  XRD  untuk  masing-masing sampel  dengan  perbedaan  waktu  penahanan  proses  kalsinasi diperoleh  puncak  dan  sudut  difraksi  yang  hampir  sama.
Perbedaan  pada  pola  difraksi  tersebut  terletak  pada  masing- masing nilai intensitasnya, dimana posisi puncak pola difraksi tersebut dapat mengidentifikasi jenis fasa yang terbentuk.
Gambar 4. Pola difraksi LFP yang dikalsinasi pada suhu 700°C selama 8, 10, 12, dan 15 jam
Berdasarkan  analisa  pola  difraksi  yg  diperoleh, mengindikasikan  puncak-puncak  struktur  fasa  LiFePO 4 dan Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 berada  pada  posisi  sudut  difraksi  yg  sama. Berdasarkan  data  PDF  LiFePO 4 (PDF  nomor:  01-081-1173) dimana    fasa    memiliki  struktur olivine dengan  sistem  kristal orthorhombic dan space group Pnma, dan Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 (PDF nomor:  01-080-1517)  dimana  fasa  ini  memiliki  struktur Nasicon dengan  sistem  kristal  orthorhombic  dan space  group Pcan.
Pada  Gambar  4  mengindikasikan  semua  sampel mempunyai  tingkat  kristalinitas  yang  tinggi  terlihat  dengan adanya  puncak  yang  tinggi  dan  tajam  pada  masing-masing pola  difraksi.  Dari  proses  kalsinasi  dengan  lama  penahanan yang  paling  singkat  (8 jam) sampai  dengan  yang  paling  lama (15 jam) menunjukkan pola difraksi mempunyai sudut difraksi yang  sama  hanya  tinggi  intensitasnya  yg  berbeda.  Hal  ini dikarenakan  adanya  pertumbuhan  butir  yang  semakin meningkat sehingga intensitas semakin tinggi.
Pada  t=8  jam  menuju  t=10,  12,  dan  15  jam  terjadi transformasi  fasa  dari  fasa  LiFeP 3 O 9 menjadi  fasa Nasicon pada  sudut  62,4  .  Pada  t=10  jam  menuju  t=12  jam  terjadi transformasi fasa dari fasa Li 4 P 2 O 7 menjadi fasa Nasicon pada sudut  38,66.  Pada  t=12  jam  menuju  t=15  jam  terjadi transformasi fasa dari fasa olivine menjadi fasa Nasicon . Fasa Nasicon memiliki  kestabilan  yang  lebih  tinggi  daripada  fasa olivine , sedangkan fasa Li 4 P 2 O 7 dan LiFeP 3 O 9 merupakan fasa metastabil  karena  memiliki  kecenderungan  bertransformasi fasa.
Dari  analisa  data  dengan  HSP,  dapat  diketahui komposisi fasa secara kualitatif. Pada serbuk yang dikalsinasi pada temperatur 700°C selama 8 jam terkandung 4 fasa antara lain  LiFePO 4 ,  Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , Li 4 P 2 O 7 dan  LiFeP 3 O 9 . Sedangkan pada serbuk yang dikalsinasi selama 10, 12, dan 15 jam hanya terkandung 3 fasa, yaitu LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 dan

## JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 3
Li 4 P 2 O 7 .  Prosentase  masing-masing  fasa  yang  terkandung  di dalam serbuk dapat dilihat pada tabel 1:
Tabel 1. Hasil analisis prosentase komposisi fasa menggunakan  software HSP ( Score Plus)
Semakin lama waktu penahanan menyebabkan fasa yang terbentuk menjadi semikin sedikit dan semakin  kristalin.  Hal  ini  disebabkan  karena  semakin banyaknya energi yang diserap oleh partikel untuk melakukan difusi sehingga terjadi perubahan struktur kristal menjadi lebih kristalin.
Berdasarkan  pengamatan  secara  semikuantitatif, LiFePO 4 atau  disebut  fasa olivine dan  Li disebut Nasicon paling  banyak  dihasilkan  pada  lama  waktu tahan kalsinasi 10 jam yaitu dengan jumlah prosentase sebesar 91% dan fasa Li 4 P 2 O 7 sebagai fasa impuritas sebesar 9%.

## 3.3  Hasil  Morfologi  dengan  menggunakan  SEM  dan analisis ukuran partikel menggunakan
Setelah dianalisis fasa  yang terbentuk dari serbuk yang  telah  dikalsinasi  selanjutnya  dilakukan  analisis  ukuran partikel  menggunakan  PSA  dan  mikrostruktur  menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). menunjukkan struktur kristal yang terbentuk pada serbuk setelah dikalsinasi. Berikut Hasil pengamatan dengan  masing-masing  waktu  penahanan  kalsinasi,  seperti ditunjukkan pada Gambar 5 :
(a)

## (c)
Gambar 5.  Hasil Uji SEM perbesaran 30.000x  pada masing 8 jam, b) 10 jam, c) 12 jam, d) 15 jam
Pada  Gambar  5  menunjukkan  bahwa  semua  variasi  waktu penahanan kalsinasi memberikan gambar struktur kristal yang sama  yaitu  bunga  karang  memanjang  (silinder)  yang
No t (jam) Komposisi Fasa (%) LFP Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 Li 4 P 2 1 8 24 43 8 2 10 35 56 9
3 12 35 55 10 4 15 28 60 11 3, No. 2, (2014) 2337-3520 (2301-928X Print) masing  fasa  yang  terkandung  di
Hasil analisis prosentase komposisi fasa menggunakan  software HSP ( High
penahanan kalsinasi menyebabkan fasa yang terbentuk menjadi semikin sedikit dan semakin  kristalin.  Hal  ini  disebabkan  karena  semakin banyaknya energi yang diserap oleh partikel untuk melakukan difusi sehingga terjadi perubahan struktur kristal menjadi lebih
Berdasarkan  pengamatan  secara  semikuantitatif,  fasa Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 atau paling  banyak  dihasilkan  pada  lama  waktu tahan kalsinasi 10 jam yaitu dengan jumlah prosentase sebesar sebagai fasa impuritas sebesar 9%.

## Morfologi  dengan  menggunakan  SEM  dan analisis ukuran partikel menggunakan PSA
Setelah dianalisis  fasa  yang terbentuk dari serbuk LFP yang  telah  dikalsinasi  selanjutnya  dilakukan  analisis  ukuran mikrostruktur  menggunakan
(SEM). Hasil SEM menunjukkan struktur kristal yang terbentuk pada serbuk LFP l pengamatan dari serbuk LFP masing  waktu  penahanan  kalsinasi,  seperti
(b)

## (d)
Hasil Uji SEM perbesaran 30.000x  pada masing-masing variasi a)
menunjukkan  bahwa  semua  variasi  waktu penahanan kalsinasi memberikan gambar struktur kristal yang sama  yaitu  bunga  karang  memanjang  (silinder)  yang
disebabkan adanya perpanjangan  pertumbuhan kristal menuju ke salah satu sumbu, maka bentuknya seperti silin
Berdasarkan  pengamatan  mikroskopis  menggunakan SEM  terlihat  seiring  dengan  lamanya  waktu  penahanan kalsinasi terlihat dengan jelas grain boundary butiran-butiran  dengan  ukuran  yang  relatif  semakin  besar tersebar  homogen  pada  permukaan mengindikasikan  dekomposisi  dan  kristalisasi  LFP  seperti yang  ditunjukkan  pada  hasil  XRD  (Gambar  5 ukuran  butir  ini  juga  didukung  dengan  pengamatan menggunakan PSA seperti pada sub bab sebelumnya. Jika kita lihat perbandingannya adalah sebagai berikut:
Tabel 2. Perbandingan besar ukuran partikel dengan menggunakan Waktu SEM (jam) (nm) 8 875,4 10 1333 12 1337 15 1101

## 3.4  Hasil Pengukuran Konduktivitas
Pada pengukuran konduktivitas menggunakan metode two  probe dimana  hasil variabel  waktu  penahanan  proses  kalsinasi  pada  bahan  LFP dapat ditunjukkan seperti pada Tabel
Tabel 3. Konduktifitas LFP/C/PVDF yang disintesis dengan variasi waktu
proses kalsinasinya Waktu (jam) Tebal (cm) Luas (cm 2 ) Konduktivitas listrik rata-rata (S/cm) 8 0,27 1,887 6 x 10 10 0,265 1,887 7,7 x 10 12 0,265 1,887 8,7 x 10 15 0,26 1,887 1,9 x 10
Gambar  6.    Grafik  hubungan  antara  frekuensi  dengan  konduktivitas  pada masing-masing variasi waktu penahanan proses kalsinasi
Pada  Gambar  6  terlihat  semakin  lama  waktu penahanan  akan  meningkatkan  nilai  konduktivitas  dari  bahan LFP.  Hal  tersebut  ditunjukkan  dengan  peningkatan  dari  lama
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0 50000 100000 K o n d u kt iv it as io n ik
(S /c m ) Frequency (10 Komposisi Fasa (%) 2 O 7 LiFeP 3 O 9
12 -
- - B-121
disebabkan adanya perpanjangan pertumbuhan kristal menuju ke salah satu sumbu, maka bentuknya seperti silinder.
Berdasarkan  pengamatan  mikroskopis  menggunakan seiring  dengan  lamanya  waktu  penahanan grain boundary yang berbentuk butiran  dengan  ukuran  yang  relatif  semakin  besar tersebar  homogen  pada  permukaan  sampel.  Hal  ini mengindikasikan  dekomposisi  dan  kristalisasi  LFP  seperti ukkan  pada  hasil  XRD  (Gambar  5).  Pertambahan juga  didukung  dengan  pengamatan menggunakan PSA seperti pada sub bab sebelumnya. Jika kita ya adalah sebagai berikut:

## ran partikel dengan menggunakan SEM dan PSA
PSA (nm) 802,2 1371 1410 1071

## Hasil Pengukuran Konduktivitas
Pada pengukuran konduktivitas menggunakan pengukuran  berdasarkan waktu  penahanan  proses  kalsinasi  pada  bahan  LFP
abel 3 dan Gambar 6 .
s dengan variasi waktu penahanan proses kalsinasinya Konduktivitas listrik rata (S/cm) Impedansi ( Ω ) 6 x 10 -2 2,37 7,7 x 10 -2 1,82 8,7 x 10 -2 1,61 1,9 x 10 -2 7,05
Grafik  hubungan  antara  frekuensi  dengan  konduktivitas  pada masing variasi waktu penahanan proses kalsinasi
terlihat  semakin  lama  waktu penahanan  akan  meningkatkan  nilai  konduktivitas  dari  bahan LFP.  Hal  tersebut  ditunjukkan  dengan  peningkatan  dari  lama
100000 150000 Frequency (10 3 Hz) 8 jam 10 jam 12 jam 15 jam
penahanan  proses  kalsinasi  12  jam  sampai  15  jam. Peningkatan  ini  dikarenakan  fasa-fasa  konduktif  seperti  fasa olivine dan Nasicon juga  meningkat,  dan  mengalami penurunan  jumlah  fasa  konduktif  anortic.  Namun  terjadi fenomena  yang  berbeda  pada  saat  waktu  penahanan  proses kalsinasi selama 15 jam terjadi penurunan konduktivitas yang paling  rendah  .  Hal  tersebut  dikarenakan  terjadi  peningkatan fasa  anortic  sebesar  11%  dan  penurunan  fasa olivine menjadi sekitar  28%.  Meskipun  disertai  peningkatan  fase Nasicon sebesar  60%  dari  pemanasan  sebelumnya  12  jam  55% sehingga  terjadi  peningkatan  fasa Nasicon sebesar  9%. Sedangkan fasa olivine terjadi penurunan sebesar 20%. Untuk melihat  semua  fraksi  fasa olivine dan Nasicon sehingga  kita bisa melihat pengaruh waktu penahanan prekursor LFP akibat variasi  lamanya  waktu  penahanan  proses  kalsinasi.  Untuk penahanan  8  jam  perbandingan  fasa olivine dan Nasicon mempunyai  nilai  0,56  dari  fasa Nasicon .  Sedangkan perbandingan pada waktu penahanan 15 jam mempunyai nilai sebesar 0,47 dari fasa Nasicon . Sehingga pada gambar tersebut bisa ditengarai penurunan nilai konduktivitas pada saat 15 jam akibat penurunan pengurangan fasa olivine yg bertransformasi menjadi fasa Nasicon .
Peningkatan  konduktifitas  dapat  disebabkan  dengan semakin  banyaknya  material  katoda yang terbentuk.
Gambar  7.    Grafik  hubungan  prosentase  fasa olivine terhadap  konduktivitas listrik
Berdasarkan  Gambar  7  dapat  diketahui  bahwa semakin  besar  prosentase  fasa olivine maka  semakin  besar nilai  konduktivitas  listriknya.  Namun  nilai  konduktivitas listrik  tidak  berpengaruh  pada  fasa Nasicon padahal  fasa  ini memiliki  prosentase  lebih  tinggi  daripada  fasa olivine (tabel 1). Hal ini dikarenakan fasa Nasicon memiliki kestabilan yang lebih  tinggi  dibandingkan  fasa olivine (Karami,  2011), sehingga  ion  litium  pada  fasa Nasicon sulit  untuk  lepas  dari ikatan  utamanya.  Sedangkan  ion  litium  pada  fasa olivine mudah  lepas  sehingga  fasa  ini  dapat  berpengaruh  pada  nilai konduktivitas listrik.

## IV. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  telah  berhasil  disintesis  lithium ferrophosphate  sebagai  katoda  baterai  Li-ion  dengan  2  fasa
utama yang terbentuk yaitu fasa  tipe olivine LiFePO 4 dan tipe Nasicon  Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 dengan  masing-masing  prosentase  fasa sebesar  35%  dan  56%  pada  variasi  waktu  penahanan temperatur  kalsinasi  700°C  selama  10  jam.  Diperoleh  ukuran partikel rata-rata untuk semua variasi waktu penahanan proses kalsinasi  700°C  berdimensi  1,16  µm  dan  geometri  partikel berbentuk  bunga  karang  silinder.  Peningkatan  lama  waktu penahanan proses kalsinasi menyebabkan kenaikan konsentrasi  fase  konduktif.  Hal  tersebut  terkait  dengan kenaikan konduktivitas listrik dimana pada lama penahanan 12 jam  menghasilkan  konsentrasi  fasa  yang  terbentuk  90% dengan  nilai  konduktivitas  listrik  tertinggi  yaitu  sebesar 8,69x10 -2 S/cm.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Bapak  M. Zainuri  atas  bimbingan  yang  diberikan  selama  penulis menyelesaikan  penelitian.  Penulis juga  menyampaikan  terima kasih  kepada  kepala  laboratorium  fisika  bahan  jurusan  Fisika FMIPA  ITS  yang  telah  memberikan  kesempatan  kepada penulis untuk menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Chew,  S.Y.,  Patey,  T.J.,  Waser,  O.,  Ng,  S.H.,  Buchel,  R.,  Tricoli,
A.,  Krumeich,  F.,  Wang,  J.,  Liu,  H.K.,  Pratsinis,  S.E.,  Novak,  P.,
(2008),  “Thin  Nanostuctured  LiMn 2 O 4 Film  by  Flame  Spray Deposition  an  In  Situ  Annealing  Method”, Journal  of  Power Sources , Vol. 189, hal. 449 – 453.
[2] Yuan, H., Gao, F., Zhang, Z., Miao, L., Yu, R., Zhao, H., Lan, M.,
(2010), “Study of Controllable Preparation  of Silica Nanoparticles with  Multi-sized  anf  Their  Size-dependent  Cytotoxicity  in Pheochromocytoma  Cells  and  Human  Embryonic  Kidney  Cells”, Journal of Health Science , Vol. 56, No. 6, pp.632-640.
[3] Zhu,  Y.,  Tang,  S.,  Shi,  H.,  Huili.  (2014),  “Synthesis  of FePO4.xH2O for Fabricating Submicrometer Structured LiFePO4/C by  a  co-precipitation  method”, Ceramics  International ,  Vol.  40, 2685-2690.
[4] Strobel,  R.,  Pratsinis,  S.E.,  (2007),  “Flame  Aerosol  Synthesis  of Smart  Nanostructured  Materials”, Journal  of  Materials  Chemistry , Vol. 17, hal. 4743 – 4756.
[5] Hamid,  N.A.,  Wennig,  S.,  Hardt,  S.,  Heinzel,  A.,  Schulz,  C., Wiggers,  H.,  (2012),  “High-capacity  Cathodes  for  Lithium-ion Batteries  from  Nanostructured  LiFePO 4 Synthesized  by  Highly- flexible  and  Scalable  Flame  Spray  Pyrolysis”, Journal  of  Power Sources , Vol. 216, hal. 76 – 83.
[6] Wang,  Y.,  Sun,  Bing.,  Park,  J.,  Kim,  Wang,  G.  (2011), “Morphology Control And Electrochemical Properties Of Nanosize Lifepo4  Cathode  Material  Synthesized  By  Co-Precipitation Combined  With  In  Situ  Polymerization”, Journal  of  Alloys  and Compounds , Vol. 509, 1040–1044.
[7] Kong , B., Zhang, P., Liu, Luo, C., Kang, L. (2012), “Fabrication Of Promising  Lifepo 4 /C Composite With A Core–Shell Structure By A
Moderate In Situ Carbothermal Reduction Method”, Electrochimica Acta , Vol. 70, 19–24.