Abstrak —Salah satu sistem penyimpanan energi terbarukan yang  banyak  digunakan  dewasa  ini  adalah rechargeable lithium-ion  battery.  Pada rechargeable lithium-ion  battery terdapat  4  bagian  utama  yang  salah  satunya  adalah  bagian anoda.  Anoda  yang  dipakai  adalah  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  tipe NASICON  yang  dilakukan  proses conductive  coating yang menggunakan sukrosa dengan pemanasan 600˚C selama 3 jam didalam  atmosfer  argon  untuk  membentuk  coating  karbon LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  sehingga  meningkatkan  performa  elektrokimia yaitu  dalam  hal  kapasitas  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 .  Hasil persentase  berat  karbon  yang  terdapat  pada  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C diidentifikasi  dengan  Carbon  Analyzer  didapat  dengan  kadar karbon  8%,  13%,  dan  17.2%.  Dari  hasil  CV,  penambahan karbon  coating  dapat  meningkatkan  stabilitas,  konduktifitas elektronik, kapasitas, dan performa siklik material LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  di  dalam  aqueous  elektrolit.  Pada  hasil  charge- discharge,  penambahan  karbon  coating  yang  tepat  dapat membawa  ion  lithium  berinterkalasi  secara  mudah  dan didapatkan  kapasitas charge tertinggi  dari  LiTi 2 (PO 4 ) 3 8%  C yaitu sebesar 45.9 mAh/g dengan kapasitas yang hilang sebesar 53.4% setelah 100 siklik.
Kata  Kunci —LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C,  NASICON,  sukrosa,    baterai lithium-ion, karbon coating .

## I. PENDAHULUAN
I  era baru  ini , sistem  penyimpanan  energi  terbarukan yang bersih difokuskan untuk pengembangan riset dan kebutuhan  power  bagi  industri.  Bahan  bakar  fosil  masih mendominasi untuk masalah energi sekarang ini, tetapi saat ini  perilaku  mobilitas  setiap  individu  di  dalam  masyarakat telah  menciptakan  sejumlah  besar  masalah  yang  semakin hari semakin besar, seperti intensitas gas karbon,  persediaan sumber minyak dari fosil dan emisi polutan seperti nitrogen oksida (NOx) , sulfur dioksida (SO 2 ), dan partikel pengotor lainnya  [1] . Salah  satu  system  penyimpanan  energi terbarukan tersebut adalah rechargeable lithium-ion battery. Rechargeable
lithium-ion
battery
melibatkan insertion/extraction dari  ion-ion  lithium  secara  bolak-balik dari/ke host  matrix (material  elektroda)  selama  proses charge-discharge . Proses insertion/extraction lithium terjadi didalam  elektrolit  yang  mengalir  secara  bolak-balik  yang disertai  dengan  reaksi  reduksi-oksidasi  (redoks)  didalam host matrix dibantu dengan aliran dari elektron yang melalui eksternal sirkuit [2]. Anoda yang dipakai adalah LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  struktur  kristal  rhombohedral  tipe  NASICON dan merupakan  salah  satu  material  anoda  yang  sangat menjanjikan.  Memiliki  voltage  operasi  yang  baik  pada aqueous elektrolit (2.5 V vs Li/Li + , -0.5 V vs NHE) [3],
Kapasitas teoritis (~138 mAh/g), konduktivitas listrik sekitar ((2-3)10 -3 Scm -1 )) [4].  Pada  baterai  lithium  ion memakai prinsip reversible berdasarkan  aliran  ion  lithium  dalam baterai antara anoda dan katoda. Pada proses charge, anoda menerima  ion  lithium  dari  katoda  melalui  elektrolit begitupun  sebaliknya.  Sederhananya,  ion  lithium  (Li + )  dan elektron bergerak secara reversible antara katoda dan anoda pada  saat charging dan discharge .  Dalam  larutan aqueous elektrolit  material  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 hal  yang  harus diperhatikan yaitu terjadinya evolusi hidrogen dibawah  -0.7 V  [5]  karena  dapat  menghalangi  proses  interkalasi  dan keluarnya  ion  Li + akibat  efek  kelebihan  potensial  sehingga terjadi  reaksi  evolusi  hidrogen.  Pada  penelitian  ini LiTi 2 (PO 4 ) 3 dilapisi dengan karbon dengan berbagai macam komposisi  menggunakan  sukrosa  yang  diharapkan  dapat membentuk  hasil coating karbon  LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang  tepat untuk  memperbaiki  performa  LiTi 2 (PO 4 ) 3 sebagai  anoda untuk baterai lithium ion.

## II. METODE PENELITIAN
A. Sintesis LiTi 2 (PO 4 ) 3 Pada  proses  sintesis  bahan  LiTi 2 (PO 4 ) 3 diperlukan  bahan material precursor yaitu  Li 2 CO 3 , TiO 2 , NH 4 H 2 PO 4 . Sintesis pada penelitian ini menggunakan metode reaksi konvensional solid  state dengan  mencampurkan  ketiga bahan tersebut berdasarkan perhitungan  stokiometri. Reaksi tersebut dapat dijelaskan dengan mengikuti:
0.5 Li 2 CO 3 + 2 TiO 2 + 3 NH 4 H 2 PO 4  LiTi 2 (PO 4 ) 3 + 3 NH 3 +4.5 H 2 O + 0.5 CO 2 (1)
Ketiga  bahan  tersebut  dicampurkan  dan  dihomogenkan menggunakan mortar dan pestle. Selanjutnya  campuran tersebut  dikalsinasi  pada  temperatur  900˚C  dengan holding time 12 jam dengan menggunakan muffle furnace [6] .

## B. Proses Karbon Coating
Pada  proses  coating  LiTi 2 (PO 4 ) 3 menggunakan  sukrosa sebagai  sumber  karbon  dengan  memakai  variasi  gram sukrosa  5.25  gr,  10.5  gr,  dan  15.75  gr  pada  12.26  gr LiTi 2 (PO 4 ) 3 untuk setiap variasi sukrosa. Sukrosa (C 12 H 22 O 11 )  terlebih  dahulu  dilarutkan  didalam  air, kemudian  serbuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dicampur  dengan  larutan sukrosa menggunakan hot plate dan magnetic stirrer sampai homogen.  Setelah  proses  homogenisasi  antara  serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 dan  larutan  sukrosa,  campuran  tersebut dipanaskan  menggunakan horizontal  furnace yang  dialiri

## Pengaruh Konsentrasi Karbon Terhadap Performa Elektrokimia Anoda Liti 2 (PO 4 ) 3 Untuk Aplikasi Baterai Ion Lithium Tipe Aqueous Elektrolit
Zeddy Argasani dan Lukman Noerochim
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : lukmanits@gmail.com
D
gas  argon  dengan  temperature  600 o C  dan holding  time 3 jam.  Gambar  1.  merupakan  perbedaan  dari  sebelum  di coating dan setelah di coating dengan karbon.
Gambar  1.  a)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 sebelum  di coating, b)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 setelah  di coating.
C. Preparasi Sampel Elektroda Anoda
Pada  preparasi  sampel,  bahan  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C dicampur dengan bahan aditif lainnya yaitu Acetylene black dan PVDF berdasarkan perbandingan massa masing-masing 85:10:5  didalam  larutan  N-Methyl-2-Pyrolidone  sampai diperoleh larutan yang slurry . Setelah pembuatan campuran slurry LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C,  selanjutnya  campuran  tersebut dioleskan pada stainless steel grid 400 mesh berukuran 1x1 cm.  Kemudian  spesimen  dikeringkan  dengan  menggunakan muffle furnace pada temperatur 80˚C dengan waktu tahan 12 jam.  Setelah  kering  spesimen/sampel  tersebut  di press dengan  menggunakan  alat hydraulic  pressure. Gambar  2 merupakan hasil dari pelapisan material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C pada stainless steel grid 400 mesh.
Gambar 2. Hasil pelapisan material LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C pada stainless steel grid 400 mesh.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Analisa SEM/EDX
SEM/EDX  digunakan  untuk  meneliti  morfologi  suatu material  serta  mengetahui  komposisi  unsur  kimia  serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 .  Pengamatan  dilakukan  dengan  menggunakan SEM  tipe  FEI  ISNPECT  S550  dengan  tegangan  sebesar 10.000 kv serta memakai copper tape sebagai holder.
Gambar  3.  Hasil  gambar  SEM   material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating dengan perbesaran 5.000x.
Dari  Gambar  3.  merupakan  hasil  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating setelah  proses  sintesis  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan metode  konvensional solid  state pada  temperatur  900˚C dengan  waktu  tahan  selama  12  jam  didapatkan  ukuran partikel  sekitar  3-9  µm  dengan  bentuk  kristal  yang berbentuk  segi  empat  (tak  sempurna)  dan  trapesium. Gambar  tersebut  diidentifikasi  terjadinya  aglomerasi dikarenakan  dikalsinasi  pada  temperatur  900˚C  dengan waktu tahan 12 jam. Aglomerasi tersebut dapat menurunkan konduktifitas ionik dari interkalasi/de-interkalasi ion lithium sehingga dapat menyebabkan kapasitas menurun.
Gambar  4.  Gambar  SEM/EDX  dengan  perbesaran  5.000x  dari:  (a) LiTi 2 (PO 4 ) 3 8%  karbon,  (b)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 13%  karbon,  dan  (c)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 17.2% karbon .
Gambar 4. merupakan morfologi dan komposisi area spot kimia  yang  ditunjukkan  oleh  tanda  merah  dari  LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang telah di proses kalsinasi menggunakan coating dengan karbon  dari  sukrosa  (C 12 H 22 O 11 ).  Partikel-partikel  pada gambar 4. a) merupakan hasil dari LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 8% karbon yang  memiliki  ukuran  1-15  µm.  Pada  hasil  EDX menunjukkan  adanya  unsur  karbon  yang  terdapat  pada material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 8%.  Pada  gambar  4.b)  material LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 13%  karbon  menunjukkan  bahwa  ukuran partikel  serbuk  1-19  µm.  Pada  hasil  EDX  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 13%  menunjukkan  adanya  unsur  karbon  yang  semakin meningkat dibandingkan dengan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 8%.
Sedangkan  untuk  gambar  4.c)  merupakan  hasil  dari LiTi 2 (PO 4 )3/C 17.2% karbon dengan ukuran partikel sekitar
5-12 µm. Pada hasil EDX LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 17.2% menunjukkan adanya unsur karbon yang semakin meningkat dibandingkan dengan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 13%. Dari  ketiga  gambar  SEM/EDX  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C (Gambar  4.)  mempunyai  bentuk  kristal  yang  menyerupai seperti  segi  empat  (tak  sempurna)  dan  trapesium.  Gambar tersebut  juga  mengindikasikan  bahwa  partikel-partikel LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  cenderung  membentuk  aglomerasi  dengan
a b a c b
partikel  yang  lain  dikarenakan  pengaruh  temperatur  600˚C dengan waktu tahan 3 jam ketika proses pembuatan coating karbon LiTi 2 (PO 4 ) 3 . Gambar 4 tersebut juga mengindikasikan bahwa terdapat unsur karbon yang terdapat pada  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C.  Meningkatnya  besar  ukuran partikel dan unsur karbon yang terdapat pada LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C disebabkan oleh penambahan kadar % karbon yang semakin meningkat.  Aglomerasi  dan  meningkatnya  ukuran  partikel dapat  menyebabkan  konduktifitas  ionik  menurun,  sama halnya dengan aglomerasi pada LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating.
B. Analisa Data X-Ray Diffraction (XRD)
Hasil X-Ray Diffraction (XRD) pada material LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating dengan  hasil  material  LiTi 2 (PO 4 )3/C. Pengamatan  XRD  dilakukan  dengan  menggunakan  mesin Philips  Analytical  dengan  range  sudut  10ᵒ-90ᵒ  dan  panjang gelombang sebesar 1.54056 Å
Gambar 5. Grafik XRD dari: (a) LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating , (b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 8% karbon, (c) LiTi 2 (PO 4 ) 3 13% karbon, dan (d) LiTi 2 (PO 4 ) 3 17.2% karbon.
Grafik XRD dari sintesis material elektroda LiTi 2 (PO 4 ) 3 diperoleh  dari  proses  metalurgi  serbuk menggunakan  metode  reaksi  konvensional solid  state ditunjukkan pada  Gambar  5. Grafik XRD  LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang sesuai  dengan  kartu  PDF  (72-6140)  mempunyai  sistem kristal rhombohedral. Puncak-puncak tertinggi terdapat pada sudut 2θ = 20.97˚, 24.6˚, dan 29.76˚ yang menunjukkan arah bidang  (104),  (113),  dan  (024).  Kurva  XRD  secara  umum digunakan  untuk  menganalisa  tahapan  perubahan  struktur kristal  setelah  mengalami  proses  kalsinasi.  Pola  XRD menunjukan  bahwa  struktur  kristal  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C tidak berubah setelah dikalsinasi pada temperatur 600 O C  dengan waktu tahan selama 3 jam dari kadar karbon 8%, 13%, dan 17.2%.  Dari  hasil  analisis  XRD  dari  tiga  sampel  yang berbeda  kadar  karbonnya,  tidak  terjadi  perubahan  struktur kristal  pada  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C.  Karbon  yang  berasal dari sukrosa tidak dapat teridentifikasi dengan analisa XRD karena  struktur  kristal  yang amorphous .  Sehingga  tidak mempengaruhi  struktur  kristal  dari  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C.  Karbon amorf dari sukrosa  memiliki intensitas puncak XRD sekitar ~23˚  tetapi  pada  gambar  5  tidak  terlihat  puncak  karbon amorf  pada  range  20˚-30˚,  diindikasikan  bahwa  intensitas puncak XRD LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C menutupi intensitas puncak dari karbon amorf.
C. Analisa Kandungan Karbon Coating LiTi 2 (PO 4 ) 3 Pengujian  analisis  kandungan  karbon  menggunakan  alat uji Carbon Analyzer Leco tipe IR 212 yang digunakan untuk mengukur kandungan karbon dalam logam dan keramik.
Dari  hasil  analisis  kandungan  karbon  didapat  nilai  untuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  dengan  5.25  gr  sukrosa  adalah  8%  C, LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  dengan  10.5  gr  sukrosa  adalah  13%  C,  dan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C dengan 15,75 gr sukrosa adalah 17.2% C. Hal tersebut  didapat  dari  total  massa  karbon  dari  rumus  kimia sukrosa (C 12 H 22 O 11 ) sebesar 42%.
Hal  ini  terlihat  bahwa  adanya  karbon  yang  hilang  pada proses  pembuatan coating LiTi 2 (PO 4 ) 3 .  Sejumlah  karbon yang  menghilang  dari  proses  kalsinasi  dikarenakan  adanya reaksi  kimia  antara  karbon  dan  oksigen  yang  terdapat  pada larutan  sukrosa.  Sukrosa  memiliki  temperatur  dekomposisi sekitar  200˚C  menyebabkan  ikatan  rantai  sukrosa  terlepas sehingga  hidrogen  terlepas  di  udara  dan  sebagian  karbon bereaksi dengan oksigen membentuk CO/CO 2 .  Oleh karena itu,  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dapat  di coating dengan  karbon menggunakan  sukrosa  berdasarkan  kejadian  reaksi-reaksi kimia tersebut.

## D. Analisa Data Cyclic Voltammetry (CV)
Analisa  cyclic  voltametri  (CV)  menggunakan  alat AUTOLAB PGSTAT 128 N. Data-data yang diperoleh dari pengujian  cyclic  voltametri  berupa  kurva  potensial  (V)  – arus  (A)  yang  kemudian  dikonversikan  ke  kurva  potensial (V)  –  kapasitas  (mAg -1 ).    Pada  saat  proses discharging terjadi reaksi oksidasi pada anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 yaitu :
Li 3 Ti +3 2 (PO 4 ) 3 ↔ LiTi +4 2 (PO 4 ) 3 + 2Li + + 2e - (2)
Sedangkan  saat charging terjadi  reaksi  reduksi  pada  anoda yaitu :
LiTi +4 2 (PO 4 ) 3 + 2Li + + 2e - ↔ Li 3 Ti +3 2 (PO 4 ) 3 (3)
Penyimpanan muatan ( charging) dilakukan dengan reaksi reduksi  Ti  yang  mulai  dari  nilai  +4 sampai  menjadi  +3, sedangkan  pelepasan  muatan  ( discharging) dilakukan dengan  reaksi  oksidasi  Ti  yang  mulai  dari  nilai  +3  sampai menjadi +4 [7].
Gambar  6.  Kurva  polarisasi  katodik  dan  anodik  dari  elektroda  Pt  didalam aqueous elektrolit 1 M Li 2 SO 4 pH 13 dengan scan rate 10 mV/s.
Dalam aqueous elektrolit,  harus  diperhatikan  akan terjadinya  evolusi  hidrogen  dan  evolusi  oksigen  pada elektroda  negatif  setelah  proses  ion  lithium  masuk  ke  host
dan  keluar  dari  host  selama  proses charging-discharging berlangsung dikarenakan over potensial yang melebihi batas dari kemampuan aqueous elektrolit itu sendiri.
Pada  pengujian aqueous elektrolit  Li 2 SO 4 dengan  pH  13 menggunakan  Pt  sebagai counter elektroda  dan  elektroda kerja  serta saturated  calomel  electrode (SCE)  sebagai elektroda  reference  dengan scan  rate 10  mV/s  untuk memastikan  perilaku  katodik  dan  anodik  terkait  dengan evolusi hidrogen dan evolusi oksigen. Gambar 6. merupakan hasil  dari  pengujian aqueous elektrolit  Li 2 SO 4 dengan  pH 13.  Dapat  terlihat  bahwa  anodik  atau  katodik  meningkat tajam  ketika  berada  pada  voltase  0.6  dan  -1  V  bersamaan dengan  itu,  gelembung-gelembung  kecil  muncul  di permukaan  elektroda.  Hal  tersebut  berhubungan  akan adanya  evolusi  oksigen  dan  hidrogen.  Persamaan  evolusi hidrogen dan oksigen adalah sebagai berikut : 2 H 2 O + 2e -  H 2 + 2OH - (4)
2 H 2 O  O 2 + 4H + + 4e - (5)
Tabel 1. Massa material aktif LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating dan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C untuk pengujian CV.
Pada  pengujian  CV  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating dan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  digunakan  Pt  foil  sebagai  elektroda counter dan saturated  calomel  electrode (SCE)  sebagai  elektroda reference . Massa  material  yang  digunakan  tertera  seperti pada  tabel  1.  Massa  material  tersebut  digunakan  untuk mendapatkan hasil kapasitas (mAg -1 ) pada kurva CV setelah dikonversikan dari arus (A).
Gambar 7. Tipikal kurva CV dari material anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating pada scan rate 1mV/s dalam larutan elektrolit Li 2 SO 4 pH 13.
Dari  hasil  CV  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating pada  Gambar 7  terdapat  dua  pasang  puncak  redoks,  dilokasi  -0.48  dan 0.22  V  (versus  SCE)  yang  mengindikasikan  bahwa  ion lithium  berinterkalasi  dan  de-interkalasi  dalam  struktur NASICON  sebelum  terjadinya  evolusi  oksigen  pada  lokasi diatas 0.6V dan evolusi hidrogen dibawah -1V dengan jarak antara  sepasang  puncak  redoks  sebesar  0.7V  yang mengindikasikan  bahwa  lambatnya  proses  transfer  elektron dalam larutan elektrolit Li 2 SO 4 pH 13 . Dari hasil CV LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C pada Gambar 8 a) terdapat dua puncak oksidasi, dilokasi 0.23 dan 0.4 V (versus SCE),
sedangkan  puncak  reduksi  berlokasi  di  -0.46  V  (versus SCE). Jarak antara sepasang puncak redoks pada  Gambar 8 a)  dapat  diperhitungkan  sebesar  0.69  V.  Pada  gambar  8  b) terdapat  dua  pasang  puncak  reaksi  redoks  pada  lokasi  0.26 dan  -0.32  V  (versus  SCE)  dengan  jarak  antara  sepasang puncak  redoks  sebesar  0.58  V.  Pada  gambar  8  c) menunjukkan  bahwa  dua  pasang  puncak  reaksi  redoks berlokasi di 0.22 dan  -0.35 V dengan jarak antara sepasang puncak redoks sebesar 0.57 V.
Gambar  8.  Tipikal kurva  CV dari  material  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  pada scan rate 1mV/s dalam larutan elektrolit Li 2 SO 4 pH 13 a) LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 8%, b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 13%, dan c) LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C 17.2%.
Dari  hasil  CV  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  dapat  dihubungkan  dengan penambahan  kadar  %  karbon,  jika  penambahan  meningkat maka  ukuran  besar  partikel  membesar  serta  terjadi aglomerasi  akibat  proses  kalsinasi  pembuatan coating LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C.  Hal  ini  dapat  menyebabkan  menurunnya konduktifitas  ionik  seiring  bertambahnya  kadar  %  karbon yang  dikarenakan  aglomerasi  dan  meningkatnya  ukuran besar  partikel,  sehingga  menutupi  lapisan  permukaan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C,  tetapi  penambahan  komposisi  kadar  % karbon  juga  dapat  meningkatkan  intensitas  puncak  dan pendekatan  jarak  puncak  redoks  dari  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C dibandingkan dengan LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating dikarenakan karbon coating dapat meningkatkan konduktifitas elektronik dan laju stabilitas dari material LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C [8].
LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating (mg) LiTi 2 (PO 4 ) 3 8% C (mg) LiTi 2 (PO 4 ) 3 13% C (mg) LiTi 2 (PO 4 ) 3 17.2% C (mg) Massa material aktif 24.9 16.4 6.5 15 b a c

## E. Analisa Data Galvanostat Charge-Discharge
Untuk  mengetahui  kemampuan  suatu  material  untuk menyimpan energi. Kapasitas energi atau muatan dinyatakan dalam  satuan  mAh/gram.  Tes charge-discharge dilakukan dengan kepadatan arus konstan. Dalam penelitian ini dipakai alat charge-discharge tipe Neware. Di pengujian  galvanostat charge-discharge terjadi proses mekanisme  reaksi  baterai  ion  lithium  dimana pada  saat charging di  anoda , ion  Li  berinterkalasi  masuk  ke  host anoda  sedangkan  saat  proses discharging terjadi  de- interkalasi  ion  lithium  yang  artinya  ion  Li  keluar  dari  host anoda.
Tabel 2. Massa material aktif dan current density dari sel anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C dan katoda LiFePO 4 /C.
Hasil
pengujian
charge-discharge
dengan menggunakan  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dan  katoda  LiFePO 4 di dalam  larutan aqueous elektrolit Li 2 SO 4 pH 13 pada range voltase  antara  0-1.4  V  yang  memakai  massa  material  aktif serta current  density sesuai  pada  tabel  2.  didapatkan  kurva seperti pada gambar 9. Pada hasil pengujian sel Gambar 9 a) diperoleh  kapasitas charge dan discharge sebesar  12.32 mAh/g  dan  8  mAh/g.  Gambar  9  b)  diperoleh  kapasitas charge dan discharge sebesar 45.9 mAh/g dan 13.29 mAh/g. Gambar  9  c)  diperoleh  diperoleh  kapasitas charge dan discharge sebesar 31.81 mAh/g dan 15.52 mAh/g. Gambar 9 d)  diperoleh  kapasitas charge dan discharge sebesar  17.72 mAh/g dan 10.58 mAh/g.
Hasil charge-discharge tersebut  diindikasikan  bahwa kapasitas  sangat  bergantung  pada  pengaruh  karbon,  besar ukuran partikel, dan terjadinya aglomerasi. Semakin banyak kadar  %  karbon  maka  konduktifitas  ionik  menurun dikarenakan ukuran butir partikel membesar dan beraglomerasi  akibatnya  menutupi  jalur  interkalasi/de- interkalasi  ion  Li  sehingga  kapasitas  menurun.  Tetapi dengan  meningkatnya  penambahan  kadar  %  karbon  juga dapat meningkatkan konduktifitas elektronik dan menaikkan kapasitas  dibandingkan  dengan  yang  tanpa  karbon coating. Dalam  pengujian galvanostat  charge-discharge hasil kapasitas  yang  didapatkan  berhubungan  erat  dengan  hasil CV,  morfologi,  struktur,  dan  komposisi  kimia  dari  material LiTi 2 (PO 4 ) 3 .
Gambar 9. Tipikal kurva charge-discharge sel a) LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating //  LiFePO 4 tanpa coating, b)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 8%  C  //  LiFePO 4 9%  C,  c) LiTi 2 (PO 4 ) 3 13%  C  //  LiFePO 4 14.5%  C,  dan  d)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 17.2%  C  // LiFePO 4 17.8% C untuk  siklik  pertama didalam larutan aqueous elektrolit Li 2 SO 4 pH 13 pada sel terbuka.
No. Material anoda dan katoda Massa material aktif anoda dan katoda (mg) Current density (0.5 C) anoda dan katoda  (mA)
1
LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating // LiFePO 4
tanpa coating 10.625//11.05 0.733//0.939 2 LiTi 2 (PO 4 ) 3 8% C // LiFePO 4 9% C 5.1//6.8 0.352//0.578 3 LiTi 2 (PO 4 ) 3 13% C // LiFePO 4 14.5% C 6.035//6.63 0.416//0.563 4 LiTi 2 (PO 4 ) 3 17.2% C // LiFePO 4 17.8% C 9.01//7.905 0.621//0.671
a
b
Gambar  10.  Performa cycling dari  a)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating, b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  8%,  c)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  13%,  dan  d)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  17.2%  di dalam 1M Li 2 SO 4 pH 13 aqueous elektrolit pada 0.5 C dengan range 0-1.4 V.
Dari hasil performa cycling LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating dan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C di dalam 1M Li 2 SO 4 pH 13 aqueous elektrolit pada 0.5 C dengan range 0-1.4 V ditunjukkan pada gambar 10. Pada analisa hasil Gambar 10 a) menunjukkan kapasitas awal sebesar 12.32 mAh/g dan kapasitas ketika cycle ke 100 sebesar  3.3  mAh/g,  menunjukkan  kapasitas  yang  hilang 73.13%. Gambar 10 b) menunjukkan kapasitas awal sebesar 45.9 mAh/g dan kapasitas ketika cycle ke 100 sebesar 21.39 mAh/g, menunjukkan kapasitas yang hilang 53.4%. Gambar 10 c) menunjukkan kapasitas  awal  sebesar 31.8 mAh/g dan kapasitas  ketika cycle ke  100  sebesar  3.99  mAh/g, menunjukkan  kapasitas  yang  hilang  87.45%.  Gambar  10  d) menunjukkan  kapasitas  awal  sebesar  17.72  mAh/g  dan kapasitas  ketika cycle ke  100  sebesar  2.19  mAh/g, menunjukkan kapasitas yang hilang 87.61%.
Dari tipikal kurva pada gambar 10 terlihat dengan karbon coating 8%  memiliki  kapasitas  yang  tinggi  dibandingkan dengan  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating ,  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  13%,  dan LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  17.2%  walaupun  stabilitasnya  kurang  baik. Selain  itu,  karbon coating dengan  persentase  karbon  13% dan  17.2%  memiliki  stabilitas  yang  baik  dan  dapat  dilihat pada  gambar  10  tetapi  memiliki  kapasitas  yang  rendah, dikarenakan  sulitnya  ion  lithium  interkalasi/de-interkalasi pada  host.  Sedangkan  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tanpa coating memiliki kapasitas  yang  rendah  diakibatkan  sifat  konduktifitas  yang rendah pula.
Penambahan  karbon coating meningkatkan  stabilitas  dan konduktifitas  elektronik  dari  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  tetapi menurunkan  kapasitas  pada  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  yang dikarenakan  aglomerasi  partikel  menurunkan  konduktifitas ionik  setelah  proses coating karbon  yang  menggunakan sukrosa sebagai sumber karbon.

## IV. KESIMPULAN
Serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 dapat disintesa dengan menggunakan
metode
konvensional
solid-state . LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C dapat di karbon coating dengan menggunakan sukrosa  sebagai  sumber  karbon  yang  dikalsinasi  pada temperatur  600˚C  dengan  waktu holding 3  jam  dalam kondisi  argon  sehingga  di  dapat  persentase  karbon LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C sebesar 8%, 13%, dan 17.2%.
Berdasarkan  hasil  karakterisasi  material,  hasil  dari  XRD material anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C tidak mempengaruhi perubahan  struktur  kristal.  Dari  hasil  SEM  penambahan karbon coating dapat  menyebabkan  ukuran  butir  partikel
meningkat  dan  beraglomerat  sehingga  dapat  menyebabkan kapasitas  menurun.    Dari  analisa  EDX  terdapat  puncak karbon  sehingga  diindikasikan  bahwa  karbon  menempel pada material LiTi 2 (PO 4 ) 3 .
Dalam  hasil  uji  performa  elektrokimia  yang  dilakukan pada  uji  CV,  penambahan  karbon  dapat  meningkatkan konduktifitas  elektronik,  laju  stabilitas,  dan  kapasitas spesifik  dari  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  di  dalam aqueous elektrolit Li 2 SO 4 pH 13. Sedangkan dalam uji galvanostatic charge-discharge LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  dihasilkan  nilai  kapasitas tertinggi  pada  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C  8%  saat charge sebesar  45.9  mAh/g  dengan  kapasitas  yang  hilang  53.4% setelah 100 siklik .

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Liu,  D.,  dan  Cao,  G.  2010.  Energy  Environ.  Sci.,  3,  1218  in  Rahman, Mokhlesur  MD. Advanced  Materials  for  Lithium-Ion  Batteries. Australia: University of Wollongong.
[2]  Nazri,  G.A.,  and  Pisoia,  G.  2009.  Lithium  Batteries:  Science  and Technology, Springer, Miami, in Rahman, Mokhlesur MD. Advanced Materials  for  Lithium-Ion  Batteries. Australia:  University  of Wollongong.
[3]  Luo,  Jia-Yan  and  Xia,  Yong-Yao.  2007.  “Aquaeous  Lithium-Ion Battery  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /LiMn 2 O 4 with High Power and Densities as well as  Superior  Cycling  Stability”. Advanced  Functional  Materials 17 (2007) 3877-3884.
[4] Kosova, N.V., Osintsev, D.I., Uvarov, N.F., and Devyatkina, E.T. 2005. “Lithium Titanium Phosphate as Cathode, Anode
[5]  Shivashankaraiah,  R.B.,  Manjunatha,  H.,  Mahesh,  K.C.,  2012. “Electrochemical  Characterization  of  LiTi 2 (PO 4 ) 3 as  Anode  Material for  Aquaeous  Rechargeable  Lithium  Battery”. Journal  of  The Electrochemical Society 159 (2012) A1074-A1082.
[6]  Cui,  Yongli.,  Hao,  Yuwan.,  Bao,  Wenjing.,  Shi,  Yueli.,  Zhuang, Quanchao.,  and  Qiang,  Yinghuai.  2013.  “Synthesis  and Electrochemical  Behavior  of  LiTi 2 (PO 4 ) 3 as  Anode  Materials  for Aquaeous  Rechargeable  Lithium  Batteries”. Journal  of  the Electrochemical Society 160 (2013) A53-A59.
[7]  Arun,  N.,  Aravindan,  V.,  Ling,  W.,  and  Madhavi,  S.  2014.  “Carbon coated  LiTi 2 (PO 4 ) 3 as  new  insertion  anode  for  aquaeous  Na-ion batteries”. Journal of Alloys and Compound 603 (2014) 48-51.
[8] Liu, Li., Zhou, Meng., Wang, Guo., Guo, Haipeng., Tian, Fanghua., and Wang,  X.  2012.  “Synthesis  and  Characterization  of  LiTi 2 (PO 4 ) 3 /C nanocomposite  as  lithium  intercalation  electrode  materials ”. Electrochimica Acta 70 (2012) 136-141.