## BATERAI CERDAS DARI ELEKTROLIT POLIMER KITOSAN-PVA DENGAN PENAMBAHAN AMONIUM NITRAT

## Smart Battery from Chitosan-PVA Polymer Electrolyte with The Addition of Ammonium Nitrate
Bambang Riyanto 1 , Akhiruddin Maddu 2 , Ratna Sari Dewi 1
1 Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor 2 Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

## Institut Pertanian Bogor
*Korespondensi: Jalan lingkar Akademik, Kampus IPB Dramaga Kabupaten Bogor 16680 telp 0251 8622915 fax 0251 8622916 email: bambangriyanto_ipb@yahoo.com

## Abstract
Batteries  are  practical  and  inexpensive  source  of  energy. A  variety  of  new  battery  material  technology continue to be developed, along with the demands of green technology. Chitosan is a biopolymer, non-toxic, and the nitrogen atom in the amine and hydroxyl group has free electron, so that can be used as an electrolyte polymer which has good ionic conductivity and can be fabricated as batteries. The purpose of this study was to determine the characteristics of polymer electrolyte chitosan-PVA batteries with addition of ammonium nitrate. The best material formulation obtained of polymer electrolyte made from 40 wt% chitosan, 60 wt% PVA, and 6% glutaraldehida. SEM showed that the polymer electrolyte formed was very homogeneous. X-ray diffraction (XRD) showed an amorphous structure. The ion conductivity tends to increased along with the increasing of added ammonium nitrate. The conductivity value obtained was 2.2 x 10 -5 S cm -1 for the sample by addition ammonium nitrate 35 wt%. Chitosan-PVA based battery has voltage 0.95 V, electric current 0.7 mA, and can show a color fading along with decreasing battery power. With this character it can be developed as smart battery.
Key words: battery, chitosan, ion conductivity, polymer electrolyte

## Abstrak
Baterai merupakan sumber energi yang praktis dan murah. Berbagai teknologi material baru dari baterai terus dikembangkan, sejalan dengan tuntutan akan teknologi yang makin ramah lingkungan. Chitosan merupakan biopolimer, bersifat tidak beracun, dan memiliki gugus pasangan elektron bebas yang dapat dijadikan elektrolit polimer  dengan  nilai  konduktivitas  ion  yang  baik  serta  dapat  diaplikasikan  dalam  pembuatan  baterai.  Tujuan penelitian  ini  adalah  menentukan  karakteristik  baterai  berbahan  dasar  elektrolit  polimer chitosan-PVA dengan penambahan  amonium  nitrat.  Formulasi  elektrolit  polimer  terbaik  yang  digunakan  adalah chitosan 40  wt% , PVA  60  wt%,  glutaraldehida  6%.  Hasil  SEM  menunjukkan  bahwa  elektrolit  polimer  yang  terbentuk  sangat homogen, melalui X-Ray Diffraction (XRD) terlihat struktur elektrolit polimer berupa amorf. Nilai konduktivitas ion cenderung meningkat seiring dengan makin tingginya konsentrasi amonium nitrat yang ditambahkan. Nilai tertinggi  diperoleh  dengan  penambahan  amonium  nitrat  35  wt%,  yaitu  sebesar  2,2  x  10 -5 S  cm -1 .  Karakteristik baterai berbahan dasar elektrolit polimer chitosan-PVA memiliki nilai tegangan sebesar 0,95 V, arus listrik 0,7 mA serta dapat memperlihatkan adanya perubahan kepudaran warna dari makin menurunnya daya baterai. Adanya karakeristik tersebut memungkinkan untuk dikembangkan sebagai baterai cerdas.
Kata kunci: baterai, chitosan , elektrolit polimer, konduktivitas ion

## PENDAHULUAN
Baterai merupakan sumber energi yang paling praktis  dan  murah.  Pasaran  baterai  dunia  pada tahun  2007  telah  mencapai  50  milyar  US$  dan terus mengalami peningkatan menjadi sebesar 74
milyar  US$  pada  tahun  2010  (Freedonia  2011). Perkembangan  terbaru  teknologi  baterai  telah mengarah pada baterai dalam bentuk tipis serupa kertas  ( Li-ion  nanocomposite  paper )  (Hu et  al. 2010).
Baterai  berdasarkan  prinsip  pengoperasian dikategorikan dalam 2 jenis yaitu baterai primer dan  baterai  sekunder.  Komponen  utama  baterai terdiri  atas  3  bagian,  yaitu  anoda,  katoda  dan elektrolit. Elektrolit atau konduktor ionik baterai merupakan penyedia sarana transfer ion. Elektrolit ini terdiri atas elektrolit cair dan elektrolit padat. Jenis  elektrolit  cair  memiliki  kelemahan,  karena rentan  terhadap  kebocoran  dan  mudah  terbakar. Pemanfaatan elektrolit saat ini lebih banyak dalam bentuk elektrolit padatan (solid). Kecenderungan ini  didasarkan  pada  keamanan,  bebas  dari kebocoran, mudah dalam pemakaian, serta dapat dibuat  dengan  dimensi  yang  lebih  kecil  seperti lembaran (Linden 2002).
Teknologi  material  baru  baterai  terus dikembangkan,  terutama  untuk  penggunaan elektrolit  padatan  (solid).  Kajian  mengenai elektrolit  polimer  dengan  polietilen  oksida (PEO)  dan  penambahan  titanium  dioksida  serta aluminium  oksida  menghasilkan  konduktivitas ion  sebesar  10 -4 S  cm -1 (Wang et  al. 2005). Material  yang  digunakan  pada  kajian  tersebut diindikasikan  masih  belum  ramah  lingkungan, sehingga  pengembangan  material  dasar  baru masih terus dilakukan.
Chitosan merupakan  polimer  linear  yang tersusun oleh 2000-3000 monomer D-glukosamin (GlcN)  dalam  ikatan  β-(1,4)  yang  mengandung unit berulang 2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa, hasil  dari  proses  deasetilasi chitin (Kean  dan Thanou  2010) .  Chitosan bila  dilarutkan  dalam asam mempunyai muatan dwi kutub, yaitu muatan negatif  pada  gugus  karboksilat  dan  muatan positif  pada  gugus  amina  (Kumar  2000).  Yahya dan  Arof  (2002)  menyatakan  bahwa  larutan chitosan memiliki  sifat  polikationik,  gugus amina pada chitosan dapat berperan juga sebagai pendonor elektronnya. Karakteristik unik tersebut menjadikan chitosan sebagai polimer yang dapat diaplikasikan  pada  berbagai  bidang  (Pauliukaite et al. 2010), antara lain biomaterial untuk aplikasi sensor atau perangkat elektrokromik (Yahya dan Arof 2004).
Majid  dan  Arof  (2005)  menyatakan  bahwa elektrolit  polimer chitosan dengan  penambahan
45 wt% NH 4 NO 3 menghasilkan konduktivitas ion sebesar 2,53 x 10 -5 S cm -1 . Kajian Yahya dan Arof (2003)  juga  memperlihatkan  konduktivitas  ion pada  elektrolit  polimer  dengan chitosan ,  lithium asetat dan asam oleat dapat mencapai sebesar 10 -5 S cm -1 ,  disisi lain, Zhang et al. (2007) dan Riyanto et  al. (2010) b menyampaikan  bahwa  kombinasi dari 40 wt% chitosan dan 60 wt% polivinil alkohol (PVA) mampu membentuk materi film yang kokoh, namun  memiliki  kristalinitas  rendah.  Osman et al. (2001)  menyampaikan  bahwa  konduktivitas pada chitosan berasal dari pergerakan ion garam, dimana keadaan pergerakan ini selanjutnya dapat diperbaiki dengan adanya penambahan plasticizer (bahan pemplastik).
Berbagai  kajian  tersebut  dapat  menunjukkan bahwa  pembuatan  elektrolit  polimer  dengan chitosan memiliki prospek yang sangat baik dan kombinasi dari berbagai material yang ada dapat diarahkan  untuk  pembuatan  baterai.  Tujuan  dari penelitian  ini  adalah  menentukan  karakteristik baterai  dari  elektrolit  polimer chitosan- PVA dengan penambahan amonium nitrat.

## MATERIAL DAN METODE

## Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  meliputi chitosan komersial yang dibeli dari  CV Dinar Tangerang, dengan spesifikasi nilai Derajat Deasetilasi (DD) chitosan menggunakan  FTIR  sebesar  92,83% (Kasaai  2009),  kadar  air  14%  ±  0,58%  (AOAC 1995)  dan  kadar  abu  1,4%  ±  0,10%  (AOAC 1995);  PVA  (88% hydrolyzed), CH 3 COOH  1% (p.a),  garam  amonium  nitrat  (NH 4 NO 3 )  (p.a), aquades,  glutaraldehida  25%  (p.a).  Bahan  lain yang  digunakan  meliputi  resistor  560  + 5%  Ω, pelat seng sebagai anoda, silinder karbon sebagai katoda.
Alat  yang  digunakan  dalam  pembuatan elektrolit polimer meliputi gelas piala, gelas ukur 1  liter,  oven,  timbangan  analitik,  termometer, dan  wadah  kaca  berukuran  15x10x5  cm  sebagai pencetak lembaran polimer. Alat yang digunakan untuk  penganalisisan  struktur  dari  elektrolit polimer  antara  lain  difraktometer  merk  PAN alitical  Type  X’Pert  PRO,  SEM  ( Scanning Electron  Microscopy )  merk  Jsm  6360  LA
dengan  menggunakan  sinar  ion  elektron  (gun filament)  pada  panjang  gelombang  (λ)  0,006  Å, spektrofotometri infrared (FT-IR)  model  Tensor 37 Bruker dan Perkin Elmer spectrum one , LCR (( Inductance (L), Capacitance (C), Resistance (R))  meter  Hitester  3522-50  produk  Hioki E.E  Coorporation  dan  2  pelat  kapasitor  yang terbuat  dari steanless  steel berukuran  2  x  2  cm 2 serta  multimeter  analog  merk  Winner  tipe  YX- 360TR E-B .

## Metode Penelitian
Teknik  pembuatan  elektrolit  polimer  yang dilakukan mengacu pada Zhang et al. (2007) dan Riyanto et  al. (2010) b ,  dengan  formulasi  terbaik yang digunakan adalah 40wt% chitosan : 60wt% PVA.  Kondisi  campuran  tersebut  selanjutnya dihomogenkan  dengan  suhu    80 o C  selama  5 menit (kondisi yang dilakukan Wang et al. 2004). Suhu larutan yang mendekati suhu 25 o C + 5 o C, ditambahkan  glutaraldehida  6%  sebanyak  1  mL (mengacu  Sugita et  al. 2007).  Garam  amonium nitrat ditambahkan dalam larutan (mengacu Kadir et  al. 2010)  dengan  modifikasi  penambahan yang  diragamkan  sebesar  0wt%,  5wt%,  15wt%, 25wt%,  35wt%  dan  45wt%.  Larutan  yang homogen selanjutnya dicetak dengan wadah kaca berukuran  15  x  10  cm,  kemudian  dikeringkan dalam  oven  selama  1  jam  pada  suhu  70 o C  dan didiamkan hingga kering pada suhu ruang (25 ± 10 o C)  (mengacu  Chen et  al. 2007),  selanjutnya dilakukan dokumentasi visual berupa bentuk dan warna serta ketebalan dari bahan elektrolit polimer (mengacu El-hefian et al. 2010).
Karakteristik elektrolit polimer yang dilakukan  berupa  pengukuran  konduktivitas  ion menggunakan  LCR  meter  pada  frekuensi  1  kHz (Yahya dan Arof 2003), SEM ( scanning electron microscope )  (Mohamad et  al. 2007), X-ray Diffraction (Yahya dan Arof 2003), dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) (Costa- Júnior et al . 2009).
Pembuatan  baterai  mengacu  Subban et al. (1996),  elektrolit  polimer  dengan  nilai konduktivitas  ion  yang  paling  tinggi  digunakan sebagai  baterai.  Teknik  pembuatan  baterai  yang dilakukan  adalah  memotong  bahan  elektrolit
polimer chitosan-PVA menjadi ukuran 5 cm x 4 cm,  selanjutnya  diletakkan  diantara  anoda  dan katoda. Anoda dibuat dari seng dan katoda terbuat dari karbon yang diambil dari baterai bekas.
Baterai dengan elektrolit polimer chitosan-PVA yang dibuat diukur menggunakan sistem tegangan rangkaian terbuka menggunakan multimeter YX- 360  TR  (Ni  dan  Zhao  2007).  Stabilitas  baterai dengan  elektrolit  polimer chitosan-  PVA dan pembandingannya  dengan  baterai  komersial diukur  melalui  sistem  tegangan  tertutup  dengan menghubungkan  kedua  jenis  baterai  tersebut terhadap LED  lamp - Light  Emitting  Diode (Mohamed et  al. 1995),  baterai  komersial  yang dipergunakan dalam pengukuran sebanyak 1 buah, sedangkan untuk baterai dengan elektrolit polimer chitosan-PVA menggunakan 2 buah baterai yang dihubungkan secara seri, selain itu dilakukan pula pendokumentasian  visual  terhadap  perubahan kepudaran warna elektrolit polimer chitosan-PVA setiap 4 jam sekali (Riyanto et al . 2010 a ).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Bentuk Elektrolit Polimer Chitosan-PVA
Bentuk  elektrolit  polimer chitosan-PVA terlihat seperti lembaran plastik tipis tidak mudah putus  yang  tembus  pandang  dengan  warna  yang kekuningan-kuningan  dan  memiliki  ketebalan berkisar  antara  0,006-0,018  millimeter.  Costa- Junior (2008) menyampaikan bahwa warna bahan elektrolit  polimer  umumnya  adalah  kekuningan yang  terbentuk  dari  ikatan  silang  antara glutaraldehida  dengan chitosan dalam  formasi basa  schiff .  Berbagai  bentuk  elektrolit chitosan- PVA dengan  penambahan  ammonium  nitrat disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1   Bentuk  dan  warna  elektrolit  polimer chitosan-PVA pada  berbagai  penambahan ammonium nitrat 0 wt % 5 wt % 15 wt % 25 wt % 35 wt % 45 wt %
Gambar  1  Bentuk  dan  warna  elektrolit  polimer
chitosan-PVA pada berbagai penambahan ammonium nitrat

## Konduktivitas Ion
Pengukuran  konduktivitas  listrik  dilakukan untuk  menilai  kontribusi  berbagai  kelompok  ion
yang  terdapat  dalam  bahan  elektrolit  polimer chitosan-PVA . Hasil pengukuran memperlihatkan bahwa  elektrolit  polimer chitosan-PVA tanpa penambahan  amonium  nitrat  (0  wt%)  memiliki nilai konduktivitas ion yang paling rendah, yaitu 4,8x10 -10 Scm -1 .  Penambahan  amonium  nitrat ternyata  dapat  meningkatkan  nilai  konduktivitas ion, penambahan optimum terdapat pada amonium nitrat 35 wt%, yaitu 2,2 x 10 -5 Scm -1 .  Peningkatan konduktivitas  ion  tersebut  diduga  dari  makin tingginya  jumlah  ion  dan  mobilitas  dari  ion- ion  yang  ada.  Osman et  al. (2001)  menyatakan bahwa  konduktivitas  ion  pada  elektrolit  polimer umumnya  dipengaruhi  oleh  jumlah  ion  yang bergerak dan pergerakan dari ion tersebut.
Penambahan  amonium  nitrat  45  wt% menunjukkan  nilai  konduktivitas  ion  yang menurun.  Majid  dan  Arof  (2005)  menyatakan bahwa  jumlah  ion  yang  terlalu  tinggi  dapat menyebabkan  mobilitas  ion  menjadi  semakin menurun, karena terjadi kepadatan ion. Majid dan Arof (2007) menyampaikan bahwa jarak antara ion- ion suatu polimer tidak boleh terlalu dekat, karena dapat  terjadi  penggabungan  ion  dan  membentuk pasangan  ion  netral  yang  tidak  memberikan kontribusi  terhadap  konduktivitas.  Penambahan amonium  nitrat 45  wt%  memungkinkan  terjadi kepadatan ion, sehingga pergerakan ion semakin berkurang  dan  menyebabkan  nilai  konduktivitas ion yang dihasilkan menjadi menurun.
Nilai konduktivitas yang dihasilkan penelitian ini  lebih  tinggi  dibandingkan  penelitian  Kadir et  al. (2011),  terutama  nilai  konduktivitas  tanpa adanya  penambahan  amonium  nitrat  (0  wt%). Nilai konduktivitas dari penelitian ini adalah 4,8 x 10 -10 Scm -1 , sedangkan untuk nilai konduktivitas ion  tanpa  penambahan  amonium  nitrat  (0  wt%) penelitian Kadir et al. (2011), adalah sebesar 10 - 11 Scm -1 .  Perbedaan  nilai  konduktivitas  ion  ini diduga disebabkan oleh pemberian glutaraldehida, sehingga  dapat  membuat  struktur  lebih amorf. Glutaraldehida  diduga  bertindak  sebagai  penaut silang membentuk formasi ikatan intra dan antara jaringan (Wang et al . 2004).
Elektrolit  polimer chitosan-PVA yang dihasilkan  secara  umum  telah  memenuhi
standar,  yaitu  sebesar  10 -7 -10 -3 Ω -1 cm -1 (Linden 2002).  Elektrolit  polimer chitosan-PVA dengan penambahan  amonium  nitrat  35  wt%  dapat diaplikasikan  sebagai  material  dalam  pembuatan baterai.  Pengaruh  penambahan  amonium  nitrat pada  elektrolit  polimer chitosan-PVA terhadap nilai konduktivitas ion disajikan pada Gambar 2.
Analisis SEM ( Scanning Electron Microscope )
Analisis  penampang  elektrolit  polimer chitosan-PVA dengan  SEM  disajikan  hanya pada  sampel  elektrolit  polimer chitosan-PVA dengan  nilai  konduktivitas  ion  yang  tertinggi (penambahan amonium nitrat 35wt%). Permukaan elektrolit  polimer  dalam  bentuk  lembaran  film tampak  halus  dan  terdiri  atas  butir-butir  yang homogen  (seragam)  yang  tersebar  di  seluruh permukaan dan tidak terlihat gumpalan-gumpalan yang terbentuk serta cenderung berpori (Gambar 3). Kadir et al. (2010) menyampaikan bahwa PVA yang  dimodifikasi  dengan chitosan akan  terlihat melekat  satu  sama  lain  pada  bagian  permukaan struktur pori.
X-Ray Diffraction (XRD)
Elektrolit  polimer chitosan-PVA tanpa penambahan amonium nitrat (0 wt%) terlihat pola difraksi  sinar-X  sampel  yang  memiliki  puncak karakteristik pada 2θ=19,8 o , pola difraksi dengan penambahan amonium nitrat 25 wt% dan 35 wt% memperlihatkan  puncak  karakteristik  yang  tidak jauh  berbeda,  yaitu  19,3 o dan  19,2 o ,  sedangkan untuk  elektrolit  polimer  dengan  penambahan amonium  nitrat  45  wt  %  menghasilkan  sudut tertinggi  sebesar  18,8 o .  Pola  spektra  elektrolit
Gambar  2   Nilai  konduktivitas  ion  elektrolit  polimer chitosan-PVA dan  kecenderungannya dengan peningkatan persentase penambahan amonium nitrat (NH 4 NO 3 ), dengan titik nilai NH 4 NO 3 0 wt%          , NH 4 NO 3 5 wt%          , NH 4 NO 3 15 wt%           , NH 4 NO 3 25 wt%          …… , NH 4 NO 3 35 wt%          , NH 4 NO 3 45 wt%
Gambar    2  Nilai  konduktivitas  ion  elektrolit  polimer chitosan-PVA  dan  kecenderungannya dengan  peningkatan  persentase  amonium nitrat (NH 4 NO 3 ), 0 wt%, 5 wt%, 15 wt%, 25 wt%, 35 wt%, dan 45 wt%
polimer chitosan-PVA dengan  penambahan amonium nitrat disajikan pada Gambar 4.
Zhang et  al. (2007)  menyampaikan  bahwa struktur  kristal  PVA  murni  memiliki  puncak kristal  11,3 o ;19,4 o ;  22,8 o dan  40,6 o ,  sedangkan untuk chitosan murni  ditemukan  puncak  kristal 10,3 o ;  15,2 o ;  19,8 o dan  21,9 o ,  namun  setelah dilakukan  pencampuran  antara chitosan ,  PVA, glutaraldehida, dan garam amonium nitrat, puncak kristalinitas menjadi melebar, hal ini diduga karena terjadi interaksi ikatan antara gugus hidroksil dari PVA,  gugus  amino  atau  hidroksi  pada chitosan , glutaraldehida, serta garam amonium nitrat.
Puncak  tertinggi  yang  muncul  pada spektrum  merupakan  kristal  yang  berasal  dari PVA,  selanjutnya  menurut  Chen et  al. (2007), penambahan chitosan terhadap  PVA  pada campuran membuat puncak difraksi PVA menjadi lemah dan meluas, karena terjadi interaksi ikatan hidrogen  antara chitosan dan  PVA.  Penambahan glutaraldehida sebagai agen penaut silang diduga juga  dapat  menurunkan  sifat  kristalinitas  dari chitosan ,  hal  ini  sesuai  dengan  Costa-Júnior et al. (2009)  yang  menyatakan  bahwa  kristalinitas relatif dari film chitosan murni berkurang sekitar 23%  sampai  18%,  ketika  jaringan  polimer berikatan  silang  dengan  glutaraldehida.  Chen et  al .  (2007)  menyampaikan  bahwa  terjadinya interaksi  ikatan  hidrogen  antara chitosan dan PVA  telah  membuat  struktur  kimia  film  polimer yang dihasilkan sangat kokoh, namun Kadir et al. (2011)  menyampaikan  bahwa  walapun  polimer dengan campuran chitosan 40% wt dan PVA 60 wt%  (2:3)  serta  penambahan  40%  NH 4 NO 3 dan 70%  etilen  karbonat  sebagai plastisizer mampu menghasilkan nilai konduktivitas ion yang paling tinggi,  yaitu  60×10 −3 Scm −1 , akan  tetapi  secara
struktur  kristalinitas  cenderung  lebih  melemah (makin melebar).
Fourier Transform Infrared (FTIR)
Gugus  serapan  OH  dan  NH 2 dengan penambahan  amonium  nitrat  memperlihatkan terjadi  penurunan  bilangan  gelombang.  Dugaan ini  terjadi  akibat  terbentuknya  interaksi  antar makromolekul.  Penurunan  bilangan  gelombang gugus  OH  hingga  penambahan  amonium nitrat  35  wt%  diduga  dikarenakan  telah  terjadi penggabungan  melalui  ikatan  hidrogen  antara gugus  hidrogen chitosan dan  PVA  (Gambar  5). Penurunan  bilangan  gelombang  gugus  amina dan  hidroksida  yang  terjadi  ini  sesuai  dengan pernyataan Kadir et al. (2011), gugus NH 2 dan OH sampai penambahan optimum amonium nitrat 45 wt% akan menurunkan bilangan gelombang.
Silverstein et al. (2005) menyampaikan bahwa pemberian  amonium  nitrat  akan  membentuk gugus  N-H  pada  bilangan  gelombang  3115  cm -1 dan  3024  cm -1 .  Selain  itu,  terbentuk  pula  gugus NO 3 pada  bilangan  gelombang  825  cm -1 .  Pada penambahan amonium nitrat 45 wt%, gugus N-H yang terbentuk mengalami peningkatan bilangan gelombang  dibandingkan  dengan  N-H  dari
Gambar  3   SEM  elektrolit  polimer  dengan  bahan  dasar chitosan-PVA dengan  penambahan garam amonium nitrat terbaik (NH 4 NO 3 35wt%) pada perbesaran masing-masing : a) 500x, b) 5000x, c) 10.000x, dan        d) 20.000x a b c d Gambar  3 SEM elektrolit polimer dengan bahan dasar chitosan-PVA dengan penambahan garam amonium nitrat terbaik (NH 4 NO 3 35wt%) pada perbesaran a) 500x, b) 5000x, c) 10.000x, dan d) 20.000x.
Gambar  4   Spektra hasil analisis XRD elektrolit polimer chitosan-PVA (a) NH 4 NO 3 0 wt%, (b) NH 4 NO 3 25 wt%, (c) NH 4 NO 3 35 wt%, dan   (d) NH 4 NO 3 45 wt% a b d c Gambar  4 Spektra hasil analisis XRD elektrolit polimer chitosan-PVA dengan penambahan amonium nitrat (a) 0 wt%, (b) 25 wt%, (c) 35 wt%, dan (d) 45 wt%.
amonium nitrat, hal ini menurut Kadir et al. (2011) menunjukkan  bahwa  telah  terjadi  penggabungan kembali  pada  ion  garam  membentuk  sepasang ion  netral,  sehingga  menyebabkan  konduktivitas dengan  penambahan  amonium  nitrat  45 wt%  menjadi  menurun.  Kadir et  al. (2011) menyampaikan  bahwa  gugus  yang  berinteraksi dengan chitosan -PVA dan amonium nitrat (garam tambahan)  adalah  gugus  amina  dan  hidroksil. Anion  NO 3 tidak  berinteraksi  dengan  elektrolit polimer chitosan- PVA, lebih lanjut Hashmi et al. (1990)  menyampaikan  bahwa  elektrolit  polimer yang  dihasilkan  menggunakan  PEO  sebagai polimer dan amonium klorida (NH 4 ClO 4 ) sebagai dopan  (garam  tambahan)  menunjukkan  bahwa yang  bertindak  sebagai  konduksi  adalah  ion  H + yang  berasal  dari  ion  amonium,  konduksi  yang terjadi melalui mekanisme Grotthus . Buraidah et al. (2009)  berpendapat  pada chitosan dan  NH 4 I kompleks, kation dari NH 4 I berkoordinasi dengan atom  N  pada  gugus  amina  di chitosan .  Kation NH 4 + memiliki struktur tetrahedral. Salah satu dari empat atom hidrogen dari ion NH 4 + lebih lemah
ikatannya  dan  dapat  terpisah  dengan  mudah  di bawah pengaruh medan berlistrik. Hashmi et al. (1990)  dan  Buraidah et  al. (2009)  menyatakan bahwa ion H + ini dapat berpindah dari satu tempat ke  tempat  lain,  mengisi  daerah  yang  kosong dengan  ion  H + .  Hasil  pengujian  FTIR  elektrolit polimer chitosan-PVA selengkapnya  disajikan dalam bentuk Tabel 1.

## Karakteristik Baterai
Baterai dibuat dari elektrolit polimer chitosan- PVA dengan penambahan amonium nitrat 35wt% (merupakan nilai konduktivitas ion yang tertinggi), serta kombinasi bahan lain berupa karbon sebagai anoda  dan  seng  sebagai  katoda.  Pengukuran dilakukan  dalam  sirkuit  voltase  terbuka,  dan diperoleh  nilai  tegangan  untuk  1  buah  baterai adalah sebesar 0,95 V dan arus sebesar 0,7 mA. Besarnya tegangan yang dihasilkan tersebut masih sangat  kecil  dibandingkan  dengan  baterai  yang berada di pasaran yaitu sebesar 1,5 V. Rendahnya nilai tegangan ini diduga dari nilai konduktivitas ion  elektrolit  polimer  yang  masih  rendah  serta perangkaian baterai yang masih dilakukan secara manual,  sehingga  kerapatan  elektrolit  polimer chitosan-PVA baterai  masih  belum  baik.  Linden (2002)  menyampaikan  bahwa  desain  baterai dapat  mempengaruhi  hasil  dari  tegangan  serta arus baterai, akan tetapi baterai dengan elektrolit polimer chitosan-PVA ini  memiliki  kelebihan, yaitu  bersifat  lebih  ramah  lingkungan  dan  lebih fleksibel.
Baterai  dengan  elektrolit  polimer chitosan- PVA (kondisi 2 bauh baterai secara serie) memiliki nilai tegangan awal sebesar 1,85 V dan arus listrik sebesar 1,4 mA (0,0014 A), sedangkan tegangan dan  arus  listrik  dari  baterai  komersil  (kondisi
Tabel  1  Gugus serapan FTIR dari elektrolit polimer chitosan-PVA
Gugus OH NH 2 Chitosan murni 3431 1591 a :1653 Film Chitosan - 1557 a Film PVA 3343 a - PVA murni 3354 a : 3439 - Chitosan dan  PVA + amonium nitrat 0 wt% 3337 a 3287 1558 a 1648 Chitosan dan  PVA + amonium nitrat 25 wt% 3262 1592 Chitosan dan  PVA + amonium nitrat 35 wt% 3215 1548 Chitosan dan  PVA + amonium nitrat 45 wt% 2975 1461 Keterangan : a Kadir et al. (2011)
Gambar  5   Spektrum  inframerah  dari  elektrolit  polimer chitosan-PVA dengan  berbagai penambahan amonium nitrat (a) garam 0 wt% (b) garam   25 wt% (c) garam 35 wt% (d) garam 45 wt% 4000.0 3000 2000 1500 1000 450.0 cm-1 %T garam 25 wt % garam 35 wt % garam 45 wt % 3287 1648 3262 1592 3215 1548 1461 2975 garam 0 wt %
Gambar  5 Spektrum inframerah dari elektrolit polimer chitosan-PVA dengan berbagai penambahan amonium nitrat (a) 0 wt% (b) 25 wt% (c) 35 wt% (d) 45 wt%.
hanya  1  buah  baterai)  adalah  sebesar  1,5 V  dan 2,25  mA  (0,00225A).  Perbandingan  tegangan dan  arus  listrik  antara  baterai  elektrolit  polimer chitosan-PVA dengan  baterai  komersil  selama masa  pemakaian  selengkapnya  disajikan  pada Gambar 6.
Stabilitas  baterai  diamati  berdasarkan  nilai daya  listriknya.  Berdasarkan  pengamatan  yang ada,  baterai  dengan  elektrolit  polimer chitosan- PVA ternyata  lebih  lama  dibandingkan  dengan stabilitas  baterai  komersial.  Penurunan  baterai komersil  juga  cenderung  terlihat  lebih  cepat dibandingkan  dengan  baterai  elektrolit  polimer chitosan-PVA .  Rendahnya  stabilitas  baterai komersial  ini  diduga  karena  bahan  elektrolit baterai komersil seluruhnya adalah berupa bahan kimia,  sehingga  proses  reaksi  reduksi  oksidasi berlangsung  sangat  cepat.  Sequeira  dan  Santos (2010)  menyatakan  bahwa  keunggulan  dari elektrolit  polimer  adalah  memiliki  kestabilan kimia dan elektrokimia, sehingga baterai menjadi lebih  lama.  Kestabilitasan  baterai  elektrolit
polimer chitosan-PVA dengan  baterai  komersil disajikan pada Gambar 7.
Penurunan  daya  baterai  disajikan  secara visual  dari  adanya  perubahan  warna  pada elektrolit  polimer chitosan-PVA yang  semakin memudar  akibat  pengaruh  suhu  yang  dihasilkan reaksi  redoks.  Bentuk  pemudaran  warna  yang sejalan dengan penurunan daya baterai disajikan secara  lengkap  pada  Gambar  8.  Sotzing  (2006) menyatakan bahwa polimer dapat berubah warna jika  ada  perubahan  dalam  lingkungannya  akibat dari konjugasi polimer. Berdasarkan karakteristik ini  dapat  juga  dinyatakan  bahwa  baterai  dengan elektrolit polimer chitosan-PVA berpotensi besar sebagai baterai cerdas.

## KESIMPULAN
Elektrolit polimer baterai dapat dibuat dengan bahan  dasar chitosan ,  polivinil  alkohol  (PVA), glutaraldehid,  dan  garam  amonium  nitrat.  Nilai optimum  konduktivitas  ion  sebesar  2,2  x  10 -5 S  cm -1 serta  memiliki  fasa  amorf.  Karakteristik baterai  yang  dihasilkan  memiliki  stabilitas  daya selama 13 jam dengan kekuatan  0,95 V dan 0,75 mA serta adanya perubahan warna sejalan dengan makin menurunnya daya listrik baterai yang ada.

## DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] Association of Official Analytical Chemists. 1995. Official methods of Analysis The Association of  Official  Analytical  Chemists .  Virginia,  USA: Published by The Association of Official Analytical Chemists, Inc. Arlington.
Buraidah MH, Teo LP, Majid SR, Arof AK. 2009. Ionic conductivity by correlated barrier hopping in NH 4 I doped chitosan solid electrolyte. Physica B 404 (8- 11):1373-1379.
Chen CH, Wang FY, Mao CF, Yang CH. 2007. Studies of  chitosan  I.  Preparation  and  characterization  of chitosan/poly (vinyl alcohol) blend films. Polymer Science 105(1):1086-1092. Costa-Junior  ES.  2008.  Desenvolvimento  de  matriz de  Quitosana/PVA  quimicamente  reticulada  para aplicação  potencial  em  engenharia  de  tecido
Gambar 6   Perbandingan  tegangan  dan  arus  dari  baterai  komersil  dan  baterai  elektrolit polimer chitosan-PVA (         tegangan baterai komersial-volt,           arus baterai komersial-mA,            tegangan baterai dengan elektrolit chitosan-PVA-volt dan arus baterai dengan elektrolit chitosan-PVA-mA)
Gambar  6  Perbandingan  tegangan  dan  arus  dari baterai  komersil  dan  baterai  elektrolit polimer  kitosan-PVA    ( tegangan baterai  komersial-volt, arus  baterai komersial-mA, tegangan  baterai dengan  elektrolit  kitosan-PVA-volt  dan arus baterai dengan elektrolit kitosan- PVA-mA). Gambar 7  Stabilitas baterai dengan bahan elektrolit polimer chitosan-PVA (         ) dan perbandingannya dengan baterai komersil (         )
Gambar  7  Stabilitas  baterai  dengan  bahan  elektrolit polimer  kitosan-PVA  ( )  dan  baterai komersil ( ).
Gambar 8   Perubahan  warna  baterai  dengan  elektrolit  polimer chitosan-PVA setelah pemakaian Jam ke-0 1,8 V
0,0026 watt Jam ke-4 1,7 V
0,0013 watt Jam ke-8 1,65 V
0,0012 watt Jam ke-13 1,55 V 0,001 watt Gambar 8  Perubahan warna baterai dengan elektrolit polimer kitosan-PVA setelah pemakaian.
epithelial. [thesis]. Belo Horizonte: UFMG.
Costa-Junior  ES,  Barbosa-stancioli  EF,  Mansur AAP,  Vasconcelos  WL.  2009.  Preparation  and characterization  of  chitosan/poly(vinyl  alcohol) chemically  crosslinked  blends  for  biomedical applications. Carbohydrate Polymers 76(3):472-481. El-hefian  E,  Nasef  MM,  Yahaya  AH.  2010.  The Preparation  and  characterization  of  chitosan/ poly  (vinyl  alcohol)  blended  films. E-Journal  of Chemistry 7 (4):1212-1219. Freedonia.  2011.  World  battery  demand  to  approach $  74  billion  in  2010.  http:// www.Freedoniagroup. com . [21 Mei 2011].
Hashmi SA, Kumar A, Maurya KK, Chandra S. 1990. Proton-conducting  polymer  electrolyte.  I.  The polyethylene  oxide+NH 4 ClO 4 system. Journal  of physics. D: Applied. physics. 23:1307.
Hu L, Wu H, Mantia FL, Yang Y, Cui Y. 2010. Thin, flexible secondary Li-ion paper batteries. American Chemical Society 4(10):5843-5848. Kadir  MFZ,  Majid  SR,  Arof  AK.  2010.  Plasticized chitosan-PVA  blend  polymer  electrolyte  based proton  battery. Electrochimia  Acta 55(4):1475- 1482.
Kadir MFZ, Aspanut, Majid SR, Arof AK. 2011. FTIR studies of plasticized poly (vinyl alcohol)–chitosan blend  doped  with  NH 4 NO 3 polymer  electrolyte membrane. Spectrochimica Acta Part A 78(3):1068-
1074.
Kasaai DR. 2009. Various methods for determination of the degree of n-acetylation of chitin and chitosan: A  Review. Journal  of  Agricultural  and  Food Chemistry 57(5):1667-1676. Kean  T,  Thanou  M.  2010.  Biodegradation, biodistribution and toxicity of chitosan. Advanced Drug Delivery Reviews 62(1):3-11.
Kumar RMNV. 2000. A Review of chitin and chitosan applications. Reactive  and  Functional  Polymers 46(1):1-27. Linden  D.  2002.  Primary  Batteries-Introduction.  Di dalam: Linden D, Reddy TB, editor. Handbook of Batteries 3Ed . USA: The McGraw-Hill Companies, Inc. 164-200 p.
Majid SR,  Arof AK. 2005. Proton-conducting polymer electrolyte films based on chitosan acetat complexed with NH 4 NO 3 . Physica B 355(1-4):78-82.
Majid  SR,  Arof  AK.  2007.  Electrical  behavior  of proton-conducting  chitosan-phosphoric  acid-based electrolytes. Physica B 390 (1-2):209-215. Mohamad SA, Yahya R, Ibrahim ZA, Arof A.K. 2007. Photovoltaic  activity  in  a  ZnTe/PEO–chitosan blend electrolyte junction. Solar Energy Materials & Solar Cells 91(13):1194-1198. Mohamed NS, Subban RHY, Arof AK. 1995. Polymer battries  fabricated  from  lithium  complexed acetylated  chitosan. Journal  of  Power  Sources 56(2):153-156.
Ni N, Zhao K. 2007. Dielectric analysis of chitosan gel beads  suspensions:  Influence  of  low  crosslinking agent  concentration  on  the  dielectric  behavior. Journal  of  Colloid  and  Interface  Science 312(2):256-264.
Osman Z, Ibrahim ZA, Arof AK. 2001. Conductivity enhancement due to ion dissociation in plasticized chitosan based polymer electrolytes. Carbohydrate Polymers 44(2):167-173. Pauliukaite  R,  Ghica  ME,  Fatibello-Filho  O,  Brett
CMA.  2010.  Electrochemical  impedance  studies of  chitosan-modified  electrodes  for  application in  electrochemical  sensors  and  biosensors. Electrochimica Acta 55(21):6239-6247. Riyanto  B,  Maddu A,  Hasnedi YW.  2010 a .  Kemasan cerdas pendeteksi kebusukan filet ikan nila. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia 13(2):129- 141.
Riyanto  B,  Suwandi  R,  Permana  ID.  2010 b . Karakteristik composite  biofiber  textile berbahan dasar kitosan dan polivinil alkohol (PVA) melalui proses pemintalan basah. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia 13(1):1-13. Sequeira  CAC,  Santos  DMF.  2010.  Introduction to  polymer  electrolyte  materials.  Di  Dalam: Sequeira  CAC,  Santos  DMF,  editor.  Polymer Electrolytes:  Fundamentals  and  Applications. Portugal:Woodhead. 632 p.
Silverstein  RM,  Webster  FX,  Kiemle  D.  2005. Spectrometric Identification of Organic Compounds 7 th Edition . New York: John Wiley and Sons Inc. 512p. Sotzing.  2006.  New  color-changing  technology has  potential  packaging,  Military,  Aerospace Applications. http://www.sciencedaily.com/releases /2007/07/070723163522.htm. [ 27 Juli 2011]. Subban  RHY,  Arof  K,  Radhakrishna  S.  1996.
Polymer  batteries  with  chitosan  electrolyte  mixed with  sodium  perchlorate. Material  Science  and Engineering . B38:156-160. Sugita P, Sjachriza A, Rachmanita. 2007. Sintesis dan optimalisasi  gel  kitosan-karboksimetil  selulosa. Journal Alchemy 6(1):57-62 Wang  T,  Turhan  M,  Gunasekaram  S.  2004.  Selected Properties of pH-sensitive, biodegradable chitosan-Poly  (Vinyl  Alkohol)  hydrogel. Polymer
International 53(7):911-918. Wang GX, Yang L , Wang JZ , Liu HK , Dou SX . 2005. Enhancement of ionic conductivity of PEO based polymer  electrolyte  by  the  addition  of  nanosize ceramic  powders. Journal  of  Nanoscience  and Nanotechnol ogy 5(7):1135-40. Yahya  MZA,  Arof  AK.  2002.  Studies  on  lithium acetate doped chitosan conducting polymer system. European Polymer Journal 38(6):1191-1197.
Yahya  MZA,    Arof  AK.  2003.  Effect  of  oleic  acid plasticizer  on  chitosan-lithium  acetate  solid polymer  electrolytes. European  Polymer  Journal 39(5):897-902. Yahya MZA,  Arof AK. 2004. Conductivity and X-ray photoelectron  studies  on  lithium  acetate  doped chitosan films. Carbohydrate Polymers 55(1):95-100. Zhang Y, Huang X, Duan B, Wu L, Li S, Yuan W. 2007.
Preparation  of  electrospun  chitosan/  poly(vinyl alcohol)  membranes. Colloid  Polymer  Science 285(8):855-863 .