Abstrak— Penelitian  tentang  baterai  ion  lithium  sebagai sistem  penyimpanan  energi  berkembang  begitu  pesat.  Pada baterai ion lithium, salah satu bagian utama adalah anoda yang terdiri  atas  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 .  Maka,  penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  konsentarsi  polivinil alkohol  (PVA)  terhadap  performa  elektrokimia  LiTi 2 (PO 4 ) 3 sebagai  anoda  baterai  ion  lithium.  Proses  sintesis  material LiTi 2 (PO 4 ) 3 dilakukan  dengan  proses  sol-gel  menggunakan Li 2 CO 3 , TiO 2 , NH 4 H 2 PO 4 , dan variasi penambahan konsentrasi 5  wt%,  10  wt%,  15  wt%  polivinil  alkohol  (PVA).  Pada pengujian XRD dari ketiga sampel, teridentifikasi  LiTi 2 (PO 4 ) 3 sesuai  dengan  JCPDS  35-074  meskipun  masih  ada  fasa  lain dalam  intensitas  yang  kecil.  Pengujian  SEM  menunjukkan bahwa  material    LiTi 2 (PO 4 ) 3 5wt%  PVA  memiliki  ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan dengan lainnya. Namun demikian,  ukuran  partikel  tidak  merata  dan  masih  ada  sedikit aglomerasi  karena  proses  kalsinasi  pada  temperatur  tinggi. Pengujian  performa  elektrokimia  Cyclic  Voltammetry  (CV) menunjukkan bahwa anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5wt% PVA menunjukkan  nilai  kinetik ion yang tinggi, karena pada anoda tersebut  memiliki  ukuran  partikel  yang  paling  kecil dibandingkan  yang  lainnya  sehingga  meningkatkan  difusivitas ion  Li + .  Adapun  pengujian  Galvanostat  Charge-Discharge menunjukkan  bahwa  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5wt%  PVA  memiliki stabilitas yang lebih baik karena pada anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5wt% PVA  memiliki  sebaran  ukuran  partikel  yang  lebih  kecil sehingga  transfer  ion  saat  proses  interkalasi/de-interkalasi dapat berlangsung secara stabil.
Kata  Kunci— (LiTi 2 (PO 4 ) 3 ,  Polivinil  Alkohol  (PVA),  Sol-gel, Performa Elektrokimia.

## I. PENDAHULUAN
ADA  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  (NO 2 ),  sulfur  dioksida  (SO 2 ),  dan partikel pengotor lainnya [1]. Salah satu sistem penyimpanan energi  terbarukan  tersebut  adalah rechargeable  lithium-ion battery.
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 [2].  Sederhananya,  ion  lithium  (Li + )  dan  elektron    bergerak reversible antara  katoda  dan  anoda  pada  saat charge dan discharge .
Kelemahan  dari  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dapat  direduksi sedemikian  rupa  untuk  meningkatkan  performanya.  Salah satu  cara  lain  dalam  rangka  memperbaiki  sifat  LiTi 2 (PO 4 ) 3 adalah  dengan  mengubah  ukuran  partikelnya  menjadi  lebih kecil  [3-7].  Polivinil  alkohol  (PVA)  sebagai  salah  satu material  yang  dapat  digunakan  dalam  rangka  pembentukan lapisan  tipis  yang  sangat  menunjang  untuk  membentuk material LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan skala nan0 [8].
Penelitian  ini  bertujuan  membahas  tentang  sintesis LiTi 2 (PO 4 ) 3 menggunakan  proses  sol-gel  dengan  variasi pengaruh  konsentrasi  larutan  polivinil  alkohol  (PVA). Metode sol-gel dan penambahan PVA tersebut dimaksudkan untuk  memperbaiki  sifat  material  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dan memperoleh hasil nanomaterial yang cukup baik.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
A. Sintesis Lithium Titanium Posfat LiTi 2 (PO 4 ) 3 Proses  sintesis  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  variasi  penambahan konsentrasi polivinil alkohol (PVA) untuk anoda baterai ion lithium  dilakukan  dengan  proses  sol-gel.  Proses  tersebut diawali  dengan  penambahan  5  wt%,  10  wt%,  15  wt% polivinil  alkohol  (PVA)  ke  dalam  20  ml  aquades.  Setelah proses  tersebut  berlangsung  selama  3  jam  pada  temperatur 90 0 C,  maka  polivinil  alkohol  (PVA)  akan  larut  dalam aquades  tersebut.  Proses  selanjutnya  adalah  menambahkan Li 2 CO 3 ,  TiO 2 ,  dan  NH 4 H 2 PO 4 dengan  perhitungan stoikiometri.  Larutan  tersebut  kemudian  diaduk  selama  4 jam  menggunakan stirrer pada  temperatur  90 0 C  dengan kecepatan  800  rpm.  Pada  proses  ini  dihasilkan  larutan berwarna putih.
Dalam proses sol-gel, masing-masing prekursor LiTi 2 (PO 4 ) 3 dicampurkan  hingga  sesuai  dengan  persamaan reaksi:
0.5Li 2 CO 3 + 2TiO 2 + 3NH 4 H 2 PO 4 LiTi 2 (PO 4 ) 3 + 3NH 3 + 4.5H 2 O + 0.5CO 2
Pengaruh Konsentrasi Polivinil Alkohol (PVA) terhadap Performa Elektrokimia LiTi 2 (PO 4 ) 3 Hasil Proses Sol-Gel Sebagai Anoda Untuk Baterai Ion Lithium Tipe Aqueous Elektrolit
Ilham Azmy dan Lukman Noerochim
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 e-mail: lukman@mat-eng.its.ac.id
P
Material LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang dihasilkan dalam penelitian ini berbentuk serbuk dengan jumlah yang telah dilakukan, maka setelah  proses  sintesa  selesai  sampel  dengan  jumlah  berat yang  telah  ditentukan  diberi  perlakuan drying pada furnace dengan temperatur 100 0 C selama 12 jam. Fungsi dari proses drying ini adalah mengurangi kadar air pada sampel. Setelah proses drying selesai,  sampel  tersebut  digerus  dengan mortar pestle hingga didapatkan serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3. Namun demikian,  untuk  mendapatkan  kadar  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan kemurnian  yang  tinggi,  maka dilakukanlah proses kalsinasi, dimana  sampel  ditempatkan  pada crucible yang  kemudian dilakukan pemanasan ke dalam furnace pada temperatur 800 0 C  sambil  dialiri  gas  nitrogen.  Setelah  itu,  sampel  kembali digerus hingga didapat ukuran partikelnya yang lebih kecil.
.
B. Proses Preparasi Elektroda Anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 Pada  proses  preparasi  elektroda  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 ini dilakukan  dengan  metode doctor  blade berupa  proses pengolesan  material  terhadap  substrat (stainless mesh) yang akan  dilapisi.Proses  preparasi  ini,  dilakukan  dengan pencampuran  beberapa  metarial.  Material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dicampurkan  dengan carbon  black, dan polyvinylidene fluoride (PVDF) sesuai perbandingan massa masing-maisng 85:10:5.  Material  ditimbang  sesuai  perbandingan  massa tersebut, lalu dicampurkan dengan menggunakan alat mortar pestle sehingga  ketiga  material  tersebut  tercampur  secara homogen.  Setelah  proses  pencampuran  selesai,  maka ditambahkanlah  larutan  N-Methyl-2-Pyrolidone  hingga diperoleh larutan yang cukup baik untuk proses pengolesan. Selanjutnya, proses pelapisan pada substrat (stainless mesh) dilakukan  dengan  luas  1  cm 2 menggunakan  metode doctor blade .  Setelah  proses  pengolesan  tersebut,  maka  elektroda dipanaskan ke dalam muffle furnace pada temperatur 100 0 C selama  2  jam.  Proses  terakhir  adalah  menimbang  masa material  aktif  yang  sudah  terlapisi  pada stainless  mesh dengan massa stainless mesh sebelum terlapisi.
Tabel 1. Massa spesifik material aktif  LiTi 2 (PO 4 ) 3 untuk pengujian charge- discharge dan pengujian Cyclic Voltammetry (CV) LiTi 2 (PO 4 ) 3 5% PVA LiTi 2 (PO 4 ) 3 10% PVA LiTi 2 (PO 4 ) 3
15% PVA Massa spesifik charge- discharge 5,7 mg/cm 2 6 mg/cm 2 3 mg/cm 2 Massa spesifik Cyclic voltammetry 6 mg/cm 2 6 mg/cm 2 6,3 mg/cm 2 Luas permukaan 1 cm 2 1 cm 2 1 cm 2
Tabel  1  menunjukkan  massa  spesifik  material  aktif LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang  terlapisi  pada stainless  mesh dan  dipakai sebagai elektroda anoda pada pengujian performa elektrokimia  ini.  Elektrolit  yang  digunakan  pada  pengujian ini adalah aqueous electrolyte . Proses preparasi elektrolit ini dilakukan  dengan  pencampuran  bahan  serbuk  Li 2 SO 4 dan serbuk  LiOH  menggunakan  larutan  aquades  sehingga dihasilkan  larutan  elektrolit  1M  Li 2 SO 4 pH  13.  Setelah
preparasi  elektroda  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut  dilakukan, maka  proses  selanjutnya  adalah  pengujian  performa elektrokimia  yaitu  pengujian cyclic  voltamemetry (CV)  dan pengujian  galvanostat  charge-discharge  yang  dipasangkan dengan katoda LiFePO 4 .

## D. Pengujian
Pengujian  yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  meliputi: a). Karakterisasi sampel dilakukan dengan pengujian X-Ray Diffraction  (XRD)  dan  Scanning  Electron  Microscope (SEM);  b)  Pengujian  Performa  Elektrokimia  dengan menggunakan  Peralatan  Cyclic  Voltammetry  (CV)  dan Galvanostat Charge-Discharge.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakterisasi XRD Serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 Langkah  awal  yang  dilakukan  adalah  melakukan identifikasi terhadap hasil pengujian difraksi sinar-X (XRD) untuk  memastikan  terbentuknya  LiTi 2 (PO 4 ) 3 .  Identifikasi fasa hasil pengujian XRD pada penelitian ini melalui search match  dengan profile  fitting dari software High  Score serta dengan pencocokan manual dengan kartu PDF dari software ICDD untuk puncak - puncak yang teridentifikasi saat search match.  Hasil  analisa  XRD  serbuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 ditunjukkan pada Gambar  1. Pada kartu JCPDS 35-0754 untuk material LiTi 2 (PO 4 ) 3 murni ditunjukkan dengan grafik pada Gambar 1 (a).
Gambar 1. Perbandingan Hasil uji XRD  untuk: (a) LiTi 2 (PO 4 ) 3 murni; (b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA;  (c)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA;  (d)  LiTi 2 (PO 4 ) 3

## 15 wt.% PVA
Berdasarkan  analisa  XRD  yang  sudah  dilakukan,  dapat diketahui bahwa fasa dominan yang terdapat pada Gambar 1 grafik  (b)  sampel  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  adalah LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang  sesuai  dengan  (JCPDF35-0754)  dengan intensitas  puncak  tertinggi  pada  2theta  22,6668 o .  Akan tetapi, dari hasil search match terlihat  terbentuknya fasa lain pada  serbuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut  yaitu  fasa  Ti(P 2 O 7 )  dalam intensitas sedikit.
Pada  Gambar  1  grafik  (c)  sampel  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.% PVA  terlihat  bahwa  serbuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 adalah  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  intensitas  puncak  tertinggi  pada  2theta  24,6340 o . Hal  ini  sesuai  dengan  (JCPDF35-0754).  Namun  demikian,
pada  sampel  ini  juga  masih  terbentuk  fasa  Ti(P 2 O 7 ) meskipun dalam intensitas yang sedikit.
Pada  Gambar  1  grafik  (d)  sampel  LiTi 2 (PO 4 ) 3 15  wt.% PVA  memperlihatkan  bahwa  serbuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut adalah  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  intensitas  puncak  tertinggi  pada 2theta  24,5747 o .  Hasil  identifikasi  juga  menunjukan  hal  ini sesuai  dengan  (JCPDS  35-0754).  Tetapi,  pada  sampel  ini juga  masih  terdapat  fasa  Ti(P 2 O 7 )  dalam  intensitas  yang kecil.  Dari  hasil  pengujian  XRD  juga,  ditemukan  bahwa ketiga  sampel  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  masing-masing  variasi penambahan  konsentrasi  5  wt.%  PVA,  10  wt.%  PVA,  15 wt.%  PVA  menunjukkan  keseragaman  dengan  adanya  fasa Ti(P 2 O 7 )  meskipun  dalam  intensitas  yang  kecil.  Hal  yang menyebabkan  munculnya  fasa  Ti(P 2 O 7 )  karena  prekursor yang  dipakai  dalam  proses  sintesis  tidak  tercampur  secara homogen.  Apalagi  ini  didukung  dengan  jumlah  prekursor Li 2 CO 3 yang  memang  sangat  sedikit  sesuai  perhitungan stoikiometri,  yang  kemungkinan  bereaksi  terlebih  dahulu dengan  senyawa  lain,  sehingga  prekursor  TiO 2 dan NH 4 H 2 PO 4 bereaksi  satu  sama  lain  tanpa  adanya  senyawa Li 2 CO 3. Maka,  terbentuklah  fasa  Ti(P 2 O 7 )  dalam  jumlah yang  sedikit.  Adapun  pada  aspek  ukuran  kristal,  terlihat LiTi 2 (PO 4 ) 3 seiring  dengan  penambahan  konsentrasi  PVA ukuran  kristalnya  menjadi  lebih  besar.  Dan  juga    diperoleh bahwa  dengan  komposisi  5  wt.%  PVA,  ukuran  kristal LiTi 2 (PO 4 ) 3 menghasilkan  ukuran  kristal  paling  kecil  yaitu 694,75  Ǻ.  Sedangkan  pada  komposisi  15  wt.%  PVA, LiTi 2 (PO 4 ) 3 memiliki  ukuran  kristal  tertinggi  yaitu  sebesar 810,34 Ǻ.
B. Karakterisasi SEM Serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 Sebelum dilakukan pengujian, sampel serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 terlebih  dulu  dicuci  dengan  menggunakan  alkohol.  Hal  ini dilakukan untuk mengurangi terjadinya aglomerasi (pengggumpalan).  Lalu,  sampel dicoating dengan  Aurum supaya  pemantulan  elektron  pada  saat  pengujian  bisa memantul  secara  sempurna.  Pengamatan  uji Scanning Elektron  Microscope (SEM)  dilakukan  dengan  mesin  SEM bermerk Zeiss type EVO MA 10 Inspect S50 yang bertujuan untuk  mengamati  morfologi  dari  serbuk  Lithium  Titanium Posfat LiTi 2 (PO 4 ) 3 .
Gambar  2.  Hasil  uji  SEM  pada  perbesaran  100.000  kali  untuk  a). LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA; b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 10 wt.% PVA; c) LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA
Pada Gambar 2 ditampilkan morfologi serbuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  masing-maisng  variasi  penambahan  konsentrasi polivinil  alkohol  (PVA).  Dari  ketiga  gambar  tersebut  dapat diperoleh  perbandingan  sebaran  partikel  pada  LiTi 2 (PO 4 ) 3 memiliki  sebaran  partikel  yang  rata  dan  cenderung membentuk  agregat  dengan  partikel-partikel  yang  lain sehingga terlihat ada yang menggumpal.
Gambar  2  (a)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  menunjukkan adanya  partikel  dengan  ukuran  75,7  nm  -  330,6  nm  yang berbentuk  pipih  (segiempat)  dengan  sedikit  terjadi aglomerasi.  Gambar  2  (b)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA menunjukkan  adanya  partikel  dengan  ukuran  173,5  nm  - 237,4  nm  yang  berbentuk  sebagian  segiempat  dan  sebaran tak  beraturan,  serta  masih  sedikit  juga  ada  aglomerasi. Gambar  2  (c)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 15  wt.%  PVA  menunjukkan partikel  dengan  ukuran  348,2  nm  -  832,5  nm  yang  sangat tidak  merata  sebaran  ukuran  partikelnya  dan  aglomerasi masih saja terjadi.
Dari  pengamatan  SEM,  ketiga  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 menunjukkan  ukuran  partikel  dengan skala nanometer. Pola ini  juga  sesuai  dengan  hasil  dari  setiap  material  yang disintesis  dengan  metode  sol-gel,  yang  memiliki  ukuran partikel relatif kecil. Akan tetapi, hanya material LiTi 2 (PO 4 ) 3 5wt%  PVA  saja  yang  terlihat  menunjukkan  sebagai nanomaterial (<100 nm).  Namun demikian, ukuran tersebut jelas  tidak  merata  disetiap  sisi,  hal  ini  disebabkan  karena pola  pemanasan  dan  pencampuran  yang  tidak merata ketika proses sintesis material dilakukan.
Namun  di  sisi  lain,  pada  pengamatan  SEM  untuk  ketiga material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut  memperlihatkan  terjadinya aglomerasi,  hal  ini  sulit  untuk  diantisipasi  karena  material diberi  perlakuan  panas  yang  tinggi  hingga  800 0 C  dalam waktu  yang  cukup  lama,  sehingga  tegangan  permukaannya menjadi  tinggi  dan  terjadilah  proses  penggumpalan (aglomerasi).

## C. Analisa Hasil Uji Cyclic Voltammetry (CV)
Data  yang  diperoleh  dari  hasil  pengujian cyclic voltammetry (CV)  berupa  kurva  potensial  (V)  -  arus  (A) yang  kemudian  dikonversikan  ke  kurva  potensial  (V)  - kapasitas  (mAg -1 ).  Pengujian  ini  dilakukan  dalam  larutan elektrolit aqueous 1M  Li 2 SO 4 pH  13  dan  menggunakan  Pt foil  sebagai  elektroda counter dan saturated  calomel electrode (SCE) sebagai elektroda reference . Pada saat proses discharge , terjadilah reaksi oksidasi pada anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang memenuhi persamaan reaksi :
Li 3 Ti +3 2 (PO 4 ) 3 ↔ LiTi +4 2 (PO 4 ) 3 + 2Li + + 2e -
Dan  pada  saat charge terjadi  reaksi  reduksi  dengan persamaan:
LiTi +4 2 (PO 4 ) 3 + 2Li + + 2e - ↔ Li 3 Ti +3 2 (PO 4 ) 3
Seperti dijelaskan sebelumnya, bahwa hasil dari pengujian CV  adalah  kurva  potensial  (V)  -  arus  (A).  Dengan menggunakan  massa  material  aktif  tersebut,  maka  kurva tersebut dapat dikonversikan ke dalam kurva potensial (V) - kapasitas  (mAg -1 ).  Pada  Gambar  3  ditunjukkan  kurva
a b c
potensial  (V)  -  kapasitas  (mAg -1 )  dari  material  anoda LiTi 2 (PO 4 ) untuk masing-masing variasi.
Gambar  3.  Kurva  CV  dari  material  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) untuk,    a). LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA; b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 10 wt.% PVA; c) LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA
Kurva hasil uji CV pada Gambar 3 a). LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA  memperlihatkan  adanya  puncak  reduksi  dan  oksidasi. Untuk  puncak  reduksi  berada  pada  -0,39  V  (versus  SCE) sedangkan untuk puncak oksidasi berada pada 0,1 V (versus SCE).  Adapun  jarak  antara  puncak  kurva  redoks  tersebut diperhitungkan  sebesar  0,49  V.  Kurva  hasil  uji  CV  pada Gambar  3  b).  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  menunjukkan adanya  puncak  reduksi  dan  oksidasi.  Untuk  puncak  reduksi berada pada  -0,42 V (versus SCE) sedangkan untuk puncak oksidasi  berada  pada  0,12  V  (versus  SCE).  Adapun  jarak antara  puncak kurva redoks tersebut diperhitungkan sebesar
0,54  V.  Kurva  CV  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  ini  juga menampilkan  terjadinya  reaksi  reduksi  sebanyak  dua  kali. Hal  ini  diasumsikan  material  mengalami  kelebihan interkalasi ion pada host, sehingga mekanisme puncak reaksi reduksi  terjadi  dua  kali.  Kurva  hasil  uji  CV  pada  gambar  3 c).  LiTi 2 (PO 4 ) 3 15  wt.%  PVA  memperlihatkan  adanya puncak  reduksi  dan  oksidasi.  Untuk  puncak  reduksi  berada pada -0,48 V (versus SCE) sedangkan untuk puncak oksidasi berada  pada  0,16  V  (versus  SCE).  Adapun  jarak  antara puncak  kurva  redoks  tersebut  diperhitungkan  sebesar  0,64 V.
Ketiga  kurva  yang  dihasilkan  pada  gambar  3  tersebut sebenarnya menunjukkan kurva CV yang tidak ideal. Hal ini dapat terlihat dari ketiga kurva yang menunjukkan kerapatan garis  kurva  yang  sangat  dekat  ketika  terjadi  polarisasi menuju  interkalasi  dan  deinterkalasi  ion  Li + .  Fenomena  ini sekaligus menunjukkan bahwa pada voltase -0,3 hingga 0,09 V,  kapasitas  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tak  meningkat.  (0  mAh/g). Bila  dikaitkan  dengan  analisa  XRD  dan  SEM,  memang anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut  memiliki  fasa  lain  meskipun dalam  jumlah  yang  sedikit  dan  ukuran  partikel  yang  tidak merata  serta  tidak  mencapai  nanomaterial.  Efeknya  anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut  tidak  memiliki  kemampuan  difusivitas ion  yang  baik,  sehingga  jelas  terlihat  pada  polarisasi  saat interkalasi  dan  deinterkalasi  menjadi  tak  meningkat  secara signifikan.
Akan tetapi, dari ketiga kurva hasil uji CV memperlihatkan  bahwa  terdapat  jarak  potensial  yang sangat berbeda  dari  masing-masing  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  variasi penambahan wt.% PVA. Terlihat bahwa yang memiliki jarak potensial  yang  paling  kecil  adalah  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan penambahan  konsentrasi  5  wt.%  PVA.  Pada  kondisi LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang semakin banyak konsentrasi PVA (10 dan 15  wt.%)  jarak  potensial  menjadi  semakin  besar.  Padahal besar  atau  kecil  jarak  potensial  sangat  mempengaruhi kecepatan  transfer  elektron  pada  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 tersebut.  Apabila  transfer  elektronnya  semakin  baik,  maka hal  ini  akan  berefek  pada  sifat  konduktivitas  listriknya. Maka,  dari  pengujian  CV  tersebut  didapatkan  bahwa LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  penambahan  konsentrasi  5  wt.%  PVA memiliki  kemampuan  transfer  elektron  yang  lebih  baik dibandingkan  variasi  lainnya.  Hal  ini  juga  menunjukkan bahwa  sifat  konduktivitas  listrik  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA pada  larutan  elektrolit  Li 2 SO 4 pH  13  lebih  baik dibandingkan  material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  variasi  lainnya. Dari pengamatan SEM memang jelas terlihat bahwa material LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  memiliki  kisaran  ukuran  partikel yang  paling  kecil  (sebagian  <100nm),  sehingga  memberi efek  transfer  ion  yang  lebih  baik  dibandingkan  variasi LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  penambahan  konsentrasi  wt.%  PVA lainnya.  Maka,  dapat  disimpulkan  bahwa  LiTi 2 (PO 4 ) 3 bisa digunakan  sebagai  material  anoda  pada  baterai  ion  lithium rechargeable  dengan  elektrolit  aqueous  tanpa  terjadinya evolusi oksigen dan hydrogen secara serius. Dari  kurva  yang ditunjukkan pada gambar 3 juga dapat diidentifikasi puncak redoks  dari  hasil  pengujian  cyclic  voltammetry.  Tabel  2 menjelaskan  intensitas  puncak  redoks  pada  masing-masing anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  berbagai  variasi  penambahan konsentrasi PVA.
a
b
c
Tabel 2. Intensitas puncak pada variasi material anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 .
No. Material Anoda Intensitas puncak Oksidasi Reduksi 1 LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA 29,3 -82,5 2 LiTi 2 (PO 4 ) 3 10 wt.% PVA 25,5 -121,83 3 LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA 22,06 -214,85
Pada  tabel  2  juga  terlihat  bahwa  puncak  untuk  reduksi- oksidasi  (redoks)  tertinggi  ditampilkan  pada  anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA.  Dari  hasil  SEM,  memang  anoda tersebut  memiliki  sebaran  ukuran  partikel  yang  paling  kecil bila  dibandingkan  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 yang  lain  (75,7  nm  - 330,6  nm).  Ukuran  partikel  yang  semakin  kecil  ini  sangat mempengaruhi  nilai  kinetik  ion  untuk  semakin  baik. Sehingga sangat jelas bahwa pada anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA memiliki puncak intensitas redoks yang paling besar.

## D. Analisa Hasil Uji Galvanostat Charge-Discharge
Pengujian  galvanostat  charge-discharge  bertujuan  untuk mengetahui  kemampuan  suatu  material  untuk  menyimpan energi.  Kapasitas  energi  atau  muatan  yang  dihasilkan  dari pengujian  ini  dinyatakan  dalam  satuan  mAh/gram.  Adapun data-data  yang  diperoleh  dari  pengujian charge-discharge berupa  jumlah  cycle,voltage,  capacity,  efficiency  yang nantinya  akan  dikonversikan  ke  menjadi  kurva  kapasitas (mAh/g) – potensial (V).
Dalam proses pengujian ini, anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 dipasangkan  dengan  katoda  LiFePO 4 yang  berada  pada larutan aqueous elektrolit  1M  Li 2 SO 4 pH  13  pada  range voltase  antara  0,01  -  1.4  V  untuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA dan  range  voltase  antara  0,01  -  1  V    untuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10 dan  15  wt.%  PVA.  Kemudian,  sel  juga  menggunakan  laju kapabilitas  sebesar  1  C.  Adapun  pengujian  galvanostat charge-discharge  ini  dilakukan  sebanyak  50 cycle .  Pada cycle pertama dilakukan analisa dari mengenai potensial dan kapasitas  yang  dialami  oleh  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 ,  sehingga terbentuk  kurva  kapasitas  (mAh/g)  -  potensial  (V)  pada gambar 4.
Gambar  4.  Kurva charge-discharge sel  a)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  // LiFePO 4 150 0 C  b)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  //  LiFePO 4 200 0 C  c)
LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA // LiFePO 4 175 0 C untuk cycle pertama didalam larutan aqueous elektrolit Li 2 SO 4 pH 13.
Dari  Gambar  4  dapat  dilihat  bahwa  untuk  menentukan kapasitas  yang  dihasilkan    dengan  memperhatikan  kurva berwarna  hitam (charge) ,  pada  kurva  (a)  Gambar  4 ditampilkan untuk anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA memiliki kapasitas  sebesar  20,55  mAh/g.  Anoda  tersebut  memiliki kapasitas yang paling kecil diantara yang anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 lainnya. hal ini disebabkan karena pada anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.%  PVA  terjadi  aglomerasi  dalam  partikelnya,  sehingga menurunkan  konduktivitas  ion.  Aglomerasi  ini  sangat menghambat  pada  saat  proses  interkalasi/de-inerkalasi  ion Li + pada  host.  Selain  itu,  pada  anoda  ini  juga  terdapat  fasa lain  yang  relatif  lebih  banyak  bila  dibandingkan  dengan anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 lainnya.    Efeknya  kapasitas  anoda menjadi relatif kecil.
Selanjutnya,  pada  kurva  (b)  Gambar  4  untuk  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  menampilkan  terjadinya  peningkatan kapasitas  yang  paling  besar  yaitu  252,4  mAh/g.  Bila dikaitkan  dari  analisa  XRD,  memang  pada  anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  ini  memiliki  kemurnian  yang paling  tinggi.  Hal  ini  tentu  menandakan  optimasi  ion  Li + dalam  material  tersebut  semakin baik, sehingga sangat jelas anoda  tersebut  dapat  memiliki  kapasitas  yang  paling  besar bila  dibandingkan  dengan  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  penambahan konsentrasi PVA lainnya.
Pada kurva (c) Gambar 4 untuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA
menampilkan kapasitas yang lebih besar daripada LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA,  namun  lebih  kecil  daripada LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  yaitu  sebesar  181,03  mAh. Fenomena ini disebabkan karena untuk LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA  memiliki  fasa  lain  yang  relatif  sedikit  bila dibandingkan  dengan  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA,  namun intensitas  fasa  lain  yang  lebih  banyak  bila  dibandingkan dengan  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA.  Hal    inilah  yang menyebabkan  nilai  kapasitasnya  menjadi  lebih  besar  dari LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% PVA dan lebih kecil dari LiTi 2 (PO 4 ) 3 10 wt.% PVA.
a b
c
Gambar  5.  Performa Cycling dari  a)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  b) LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.%  PVA  c)  LiTi 2 (PO 4 ) 3 15  wt.%  PVA  untuk  50 cycle didalam larutan aquaeous elektrolit Li 2 SO 4 pH 1 pada laju kapabilitas 1 C.
Selanjutnya,  dari  hasil  pengujian  charge-discharge  dalam proses cycle 50  kali  didapatkanlah  kurva  hubungan  jumlah cycle vs capacity seperti pada gambar 5 Dalam rentang cycle tersebut,  dapat  dilihat  kurva  stabilitas  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 selama  bekerja.  Dari  ketiga  kurva  yang  ditunjukkan  pada gambar 5 dapat dilihat bahwa pada kurva anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  memilliki  kapasitas  awal cycle sebesar  20,55 mAh/g  dan  kapasitas  akhir cycle sebesar  7,71  mAh/g. Dengan  proses  perhitungan  dari  kedua  nilai  kapasitas tersebut,  maka  dapat  dihasilkan  bahwa  penurunan  stabilitas anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5 wt.% sebesar 62,45 %.
Adapun  untuk  kurva  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10  wt.% menunjukkan  bahwa  kapasitas  awal cycle sebesar  252,4 mAh/g  dan  kapasitas  akhir cycle sebesar  3,83  mAh/g, sehingga  didapatkan  bahwa  penurunan  stabilitas  anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 10 wt.% PVA sebesar 98,48 %.
Pada  kurva  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 15  wt.%  memilliki kapasitas  awal cycle sebesar  181,03  mAh/g  dan  kapasitas akhir cycle sebesar 16,8 mAh/g. Dengan proses perhitungan dari  kedua  nilai  kapasitas  tersebut,  mala  dapat  dihasilkan bahwa penurunan stabilitas anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 15 wt.% PVA sebesar 90,72 %.
Fenomena ini menunjukkan bahwa dalam performa cycle , anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  memiliki  stabilitas  yang lebih  baik  dibandingkan  dengan  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan variasi penambahan konsentrasi PVA lainnya. Hal ini terjadi karena  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 5  wt.%  PVA  memiliki  ukuran partikel  yang  paling  kecil  dibandingkan  dengan  anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  variasi  penambahan  konsentrasi  PVA lain.  Ukuran  partikel  yang  semakin  kecil  ini  sangat memberikan  keleluasaan  ion-ion  Li + untuk  mengalami interkalasi  dan  de-interkalasi  secara  kontinyu,  sehingga  laju stabilitas anoda menjadi lebih baik.

## IV. KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Material  LiTi 2 (PO 4 ) 3 dengan  variasi  penambahan konsentrasi  polivinil  alkohol  (PVA)  dapat  disintesis dengan proses sol-gel.
2. Pengaruh  penambahan  konsentrasi  polivinil  alkohol (PVA)  mengakibatkan  ukuran  kristal  dan  ukuran partikel LiTi 2 (PO 4 ) 3 menjadi lebih besar. 3. Penambahan  konsentrasi  polivinil  alkohol  (PVA) berpengaruh  pada  performa  elektrokimia  anoda LiTi 2 (PO 4 ) 3 5wt% PVA dengan meningkatnya stabilitas dan  nilai  kinetik  ion,  serta  anoda  LiTi 2 (PO 4 ) 3 10wt% PVA dengan kapasitas yang paling besar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Fu  L.J,  H.  Liu,  C.  Li,  Y.P.  Wu,  E.  Tahm,  R.  Holze,  H.Q.  Wu, “Electrode materials for lithium secondary batteries prepared by sol- gel methods,” Progress in Materials Science 50 881-928, 2005
[2]  Kosova N.V., D.I. Osintsev, N.F. Uvarov, E.T. Devyatkina, “Lithium Titanium  Phosphate  as  Cathode,  Anode,  and  Electrolyte  for  Lithium Rechargeable  Batteries,”  Chemistry  for  Sustainable  Development  13 253-260, 2005.
[3]  Cui Yongli,Yuwan Hao, Wenjing Bao, Yueli Shi, Quanchao Zhuang, Yinghuai  Qiang,  “Synthesis  and  Electrochemichal  Behavior  of LiTi 2 (PO 4 ) 3 as  Anode  Materials  for  Aqueous  Rechargeable  Lithium Batteries,” The Electrochemical Society 160 (1) A53-A59, 2013.
[4]  Aaatiq  Abderrahim,  Michel  Meetrier,  Laurence  Croguennec, Emmanuelle  Suard,  “On  The  Structure  of  LiTi 2 (PO 4 ) 3 ,”  Materials Chemistry 12 2971-2978, 2002.
[5]  Shivashankaraiah  R.B.,  H.  Manjunatha,  K.C.  Mahesh,  G.S.  Suresh, T.V.  Venkatesha,  “Electrochemichal  Characterization  of  LiTi 2 (PO 4 ) 3 as Anode Material for Aqueous Rechargeable Lithium Batteries,” The Electrochemical Society 159 (7) A1074-1082, 2012.
[6]  Vijayan  L.  and  G.  Govindaraj,  “NASICON  Materials:  Structure  and Electrical  Properties,”  Kalapet,  India:  Department  of  Physics, Pondichery University, 2012.
[7]  Wang  Haibo,  Kelong  Huang,  Yuqun  Zeng,  Sai  Yang,  Liquan  Chen, “Electrochemical  properties  of  TiP 2 O 7 and  LiTi 2 (PO 4 ) 3 as  anode material  for  lithium  ion  battery  with  aqueous  solution  electrolyte,” Electrochimica Acta 52 3280-3285, 2007.
[8]  Zhou  Meng,  Li  Liu,  Lanhua  Yi,  Zhenhua  Yang,  Sha  Mao,  Yunan Zou, Tingti Hu, Yang Yang, Bowen Shen, Xianyou Wang, “Synthesis of  LiTi 2 (PO 4 ) 3 -acetylene  black  nanocomposites  for  lithium-ion batteries  by  the  polyvynil  alcohol  assisted  sol-gel  method  and  ball- milling,” Power Source S0378-7753(13)00140-7, 2013.