Analisis Struktur Kristal dan Sifat Magnetoresistance Single Phase LiMn 2 O 4 Hasil Mechanical Milling Sebagai Katoda Baterai Li-Ion ( Andon Insani )
ANALISIS STRUKTUR KRISTAL DAN SIFAT MAGNETORESISTANCE SINGLE PHASE LiMn 2 O 4 HASIL

## MECHANICAL MILLING SEBAGAI KATODA BATERAI Li-ION

## Andon Insani dan Safei Purnama
Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju - BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang Selatan
Email : andon@batan.go.id Diterima: 18 Mei 2016 Diperbaiki: 20 Juni 2016 Disetujui: 20 Juli 2016

## ABSTRAK
ANALISIS STRUKTUR KRISTAL DAN SIFAT MAGNETORESISTANCE SINGLE PHASE
LiMn 2 O 4 HASIL MECHANICAL MILLING SEBAGAI KATODA BATERAI Li-ION Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi struktur spinel single phase LiMn 2 O 4 . Bahan sistem LiMn 2 O 4 dibuat dengan metode reaksi padatan menggunakan proses mechanical milling dari oksida penyusun Li 2 O dan MnO 2 . Campuran di milling selama 6 jam kemudian di sintering pada suhu 400 o C selama 20 jam. Hasil refinement dari pola difraksi sinar-X menunjukkan bahwa telah terbentuk single phase struktur spinel LiMn 2 O 4 dengan sistem kristal cubic , grup ruang F d -3 m (227), parameter kisi a = b = c = 8,173(4) Å, α = β = γ = 90 o , volume unit sel V = 546,0(9) Å 3 dan  kerapatan atomik ρ = 4,246 g.cm -3 . Hasil pengujian rasio magnetoresistance menunjukkan bahwa resistivitas sampel LiMn 2 O 4 menurun sebesar 2% dengan bertambahnya medan magnet luar. Disimpulkan bahwa Lithium ini tampaknya memberikan dampak munculnya sifat antiferomagnetik bahan akibat adanya exchange interaction ion Mn 4+ /Mn 3+ . Fenomena ini kemudian dikenal dengan efek distorsi Jahn-Teller. Sehingga dengan munculnya distorsi Jahn-Teller ini pada akhirnya dapat mengganggu sistem transportasi konduktor ionik dari satu elektroda ke elektroda yang lain.
Kata kunci : LiMn 2 O 4 , Mechanical milling , Struktur kristal, Magnetoresistance

## ABSTRACT

## ANALYSIS OF CRYSTAL STRUCTURE AND MAGNETORESISTANCE PROPERTIES ON
THE SINGLE PHASE OF LiMn 2 O 4 BY MECHANICAL MILLING PRODUCT AS A Li-ION BATTERY CATHODE . Synthesis and characterization of single phase on LiMn 2 O 4 spinel structure have been performed. Synthesis of the LiMn 2 O 4 material use solid state method from raw materials of Li 2 O and MnO 2 . This mixture is milled during 6 hour and sintered at 400 o C for 20 hours. The result of x ray diffraction measurement showed that the material is a single phase LiMn 2 O 4 with a cubic crystal structure, the space group is Fd-3m (I-227) and lattice parameters of a = b = c = 8.173(4) Å, α = β = γ = 90 o , volume unit sel V = 546.0(9) Å 3 and atomic density ρ = 4.246 g.cm -3 . The result of magnetoresistance test showed that the sample resistivity decreased by 2% with the increase of applied magnetic field. We conclude that the presence of Lithium ion induces the antiferromagnetic properties in the LiMn 2 O 4 from the exchange interaction between Mn 4+ /Mn 3+ ion. The phenomenon is called the Jahn-Teller distortion, and may distort the transport of ionic conductor in the sample.
Keywords : LiMn 2 O 4 , Mechanical milling , Crystal structure, Magnetoresistance

## PENDAHULUAN
Dewasa ini kebutuhan pasar terhadap perangkat elektronik portable seperti telepon seluler (ponsel) dan komputer laptop semakin terus meningkat seiring berkembangnya teknologi bahan. Sebagian besar
produk-produk elektronik ini, sistem energinya menggunakan baterai [1-2]. Alasan utama pemanfaatan sistem energi baterai ini salah satunya adalah disamping sederhana, mudah, dan praktis, juga memberikan nuansa
Jurnal Sains Materi Indonesia Vol. 17, No. 4, Juli 2016, hal. 139-145
yang lebih elegan. Secara umum, baterai merupakan sebuah perangkat yang dapat digunakan untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan memanfaatkan proses reaksi elektrokimia reduksi- oksidasi (redoks) [3].
Namun kinerja baterai ini juga masih perlu banyak perbaikan. Disamping aspek sistem selnya, aspek lain yang tidak kalah penting adalah ancaman lingkungan yang ditimbulkan oleh logam-logam berat yang digunakan pada baterai ini. Dengan demikian terus diupayakan pengembangan bahan baterai yang ramah lingkungan.
Sebuah baterai terdiri dari tiga komponen utama, yaitu katoda, elektrolit dan anoda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Katoda ini merupakan elektroda yang berfungsi sebagai wadah terjadinya reaksi reduksi. Sedangkan reaksi oksidasi terjadi pada anoda. Elektrolit sendiri merupakan konduktor elektronik yang fungsi utamanya adalah sebagai wadah untuk sistem transportasi ionik dari satu elektroda ke elektroda yang lain. Elektrolit ini juga bertindak sebagai penghalang fisik sehingga dapat mencegah terjadinya hubungan arus pendek antara elektroda, dan diantara elektrolit dan elektroda ini umumnya dibatasi dengan sebuah separator berupa polimer maupun cairan. Tegangan dan kapasitas yang dihasilkan dari sel ini sangat bergantung dari bahan elektroda yang digunakan.
Bahan elektroda yang ramah lingkungan dan sedang dikembangkan saat ini salah satunya adalah elektroda sistem LiMn 2 O 4 . Spinel LiMn 2 O 4 merupakan salah satu kandidat bahan katoda yang paling menarik untuk baterai lithium yang dapat diisi ulang karena harganya lebih murah dan tingkat toksiknya jauh lebih rendah dibandingkan bahan lain seperti oksida kobalt.
Sintesis merupakan bagian penting untuk mendapatkan material yang memiliki performa recycling dan kapasitas yang baik [4]. Berbagai cara sintesis LiMn 2 O 4 yang banyak dilakukan diantaranya metode
sol gel yang dimodifikasi [5-7], hidrotermal [8], kombinasi hidrotermal dan sol-gel [9], pembakaran [10-11] dan mechanical milling [12].
Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis paduan LiMn 2 O 4 spinel kubik berbasis lithium dengan metode mechanical alloying . Keberadaan ion lithium ini sangat bergantung dari komposisi Lithium yang terbentuk. Apabila komposisi Lithium sama dengan 1 maka rasio Mn 4+ /Mn 3+ bernilai sama dengan 1. Namun apabila komposisi Lithium kurang dari 1, maka rasio Mn 4+ /Mn 3+ akan bernilai di bawah 1, akibatnya memberikan dampak munculnya exchange interaction antar muatan Mn. Fenomena ini lazim disebut dengan distorsi Jahn-Teller [13]. Akibatnya reversibilitas dari fase transisi ini menjadi berkurang karena adanya interaksi magnetik inilah yang pada akhirnya mengganggu sistem perlintasan ion Li. Namun di sisi lain bahwa distorsi Jahn-Teller ini merupakan salah satu fenomena magnetoresistance , dimana ketika bahan tersebut dikenakan medan magnet luar mengakibatkan terjadinya perubahan resistivitas listrik dari bahan tersebut. Dan bahan yang memiliki sifat magnetoresistance ini dapat diaplikasikan sebagai bahan sensor. Oleh sebab itu analisis struktur kristal pada bahan LiMn 2 O 4 dan fenomena distorsi Jahn-Teller ini menjadi sangat menarik untuk dipahami.
Tujuan penelitian ini adalah untuk memahami struktur kristal bahan LiMn 2 O 4 dan sifat magnetiknya akibat adanya distorsi Jahn-Teller, dengan demikian diharapkan dapat dipahami dan dilakukan rekayasa struktur pada bahan sistem LiMn 2 O 4 tersebut untuk dikembangkan lebih lanjut.

## METODE PERCOBAAN
Sintesis bahan LiMn 2 O 4 dilakukan menggunakan proses Mechanichal Milling , yang diawali dengan mencampurkan bahan dasar Lithium oksida (Li 2 O), dan Mangan dioksida (MnO 2 ) dengan perbandingan stoikiometri unsur Li : Mn =1: 4 . Bahan-bahan tersebut diperoleh dari produk Merck dengan kemurnian lebih dari 99 %. Kedua oksida tersebut kemudian dicampur dengan menggunakan alat High Energy Milling ( HEM ). Alat HEM ini mempunyai spesifikasi normal speed 1400 rpm , run time 90 menit, of time 30 menit, dan on of cycle 1 kali. Dimensi vial High Energy Milling ( HEM ), panjang = 7,6 cm dan diameter = 5,1 cm. Adapun bahan bolanya terbuat dari stainless steel dengan diameternya sebesar 10 mm. Tujuan dari proses milling ini adalah untuk memperoleh campuran yang homogen dan ukuran partikel yang relatif lebih kecil. Dengan demikian, diharapkan pada saat proses sintering akan memudahkan terjadinya difusi antar partikel sehingga akan terbentuk paduan yang single phase . Proses mechanical milling dari percampuran bahan dasar Lithium oksida (Li 2 O), dan Mangan dioksida (MnO 2 ) diharapkan akan diperoleh paduan yang sesuai dengan reaksi kimia sebagai berikut :
Gambar 1 . Proses discharge pada baterai Li-ion rechargeable [1].
Analisis Struktur Kristal dan Sifat Magnetoresistance Single Phase LiMn 2 O 4 Hasil Mechanical Milling Sebagai Katoda Baterai Li-Ion ( Andon Insani )
Li 2 O + 4 MnO 2 2 LiMn 2 O 4 + ½ O 2
Campuran dari hasil proses milling kemudian dibuat sampel berbentuk pelet dengan diameter 2 cm dan ketebalan 2 mm, melalui proses kompaksi dengan tekanan sebesar 2 ton. Berdasarkan hasil pengujian sifat panas menggunakan peralatan DTA-TGA , sampel pelet tersebut kemudian disintering pada suhu 400 o C selama 20 jam dan didinginkan secara alami di dalam lingkungan furnace . Selanjutnya pelet hasil proses sintering tersebut diambil sedikit untuk digerus kembali sebagai cuplikan untuk sampel uji, baik untuk analisis struktur kristal, strukturmikro dan sifat magnetoresistance Untuk analisis kualitas dan kuantitas dari fasa- fasa yang ada di dalam sampel diukur dengan menggunakan alat X- Ray Diffractometer (XRD) Philip tipe PW1710. Pengukuran pola difraksi sampel dilakukan dengan berkas sinar-X dari tube anode Cu ( copper ) dengan panjang gelombang, l = 1,5406 Å, mode = continuous-scan, step size = 0,02°, dan time per step = 0,5 detik. Sedangkan sifat magnetik bahan diuji dengan menggunakan peralatan Giant Magnetoresistance .
Pengamatan strukturmikro dan analisis elementer dilakukan dengan menggunakan alat Scanning Electron Microscope ( SEM-EDS ) merek JEOL JED 2300 Analysis Stasion. Sedangkan sifat magnetik bahan ini diuji dengan menggunakan peralatan four point probe MR. Ketiga karakterisasi tersebut dilakukan di laboratorium Karakterisasi dan Analisis Nuklir, Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir, Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Gambar 2 diperlihatkan sebuah diagram fasa dari sistem Li-Mn-O. Pada Gambar 2 tersebut tampak bahwa kombinasi dari ketiga unsur tersebut melibatkan banyak struktur. Hal ini berkaitan dengan sifat Mn yang banyak memiliki bilangan oksidasi dari II-VII. Bilangan oksidasi yang yang dimiliki oleh Mn ini terutama adalah II, III, IV dan VII, dengan II yang paling stabil. Untuk senyawa Mn dengan bilangan oksidasi II-IV yang paling umum dapat membentuk koordinasi oktahedral. Namun apabila ditinjau dari sudut pandang sebagai bahan
katoda baterai, struktur spinel dapat memiliki specific capacity yang sangat tinggi hingga 148 mAh/g [4]. Pada diagram fasa Li-Mn-O terletak di dalam segitiga dari MnO 2 -LiMn 2 O 4 -Li 4 Mn 5 O 12 .
Pada Gambar 3 diperlihatkan hasil pengujian sifat panas dari sampel LiMn 2 O 4 berupa kurva eksotermal- endotermal terhadap suhu dengan menggunakan peralatan DTA-TGA .
Berdasarkan kurva DTA terlihat adanya reaksi endotermal sebanyak tiga kali yang terjadi pada sekitar suhu 170 o C, 190 o C, 440 o C dan 470 o C. Pada saat proses milling basah selama 10 jam menggunakan media etanol, energy impact yang dihasilkan akibat proses milling ini diduga dapat mendeformasikan struktur Li 2 O (BM = 29,88 g/mol) di lingkungan kaya oksigen, sehingga dengan bertambahnya suhu terjadi reaksi pembentukan fasa Li 2 O 2 (BM = 45,88 g/mol) yang ditandai dengan meningkatnya kurva TG hingga 0.5% pada suhu 170 o C. Kemudian pada suhu 190 o C terjadi proses peleburan fasa Li 2 O 2 ( melting point Li 2 O 2 teoritik 195 o C). Dengan meningkatnya suhu berikutnya, terjadi proses dekomposisi fasa Li 2 O 2 membentuk fasa Li 2 O kembali yang ditandai dengan penurunan berat pada kurva TGA sampai suhu 380 o C. Kemudian pada suhu 440 o C terjadi reaksi endotermal dimana terjadi proses pembentukan fasa baru dari dua bahan oksida Li 2 O dan MnO 2 membentuk fasa LiMn 2 O 4 (BM = 361,64 g/mol). Proses pembentukan fasa
Gambar 3 . Kurva DTA-TGA sampel LiMn 2 O 4 .
baru ini mengakibatkan terjadi penurunan fraksi massa yang ditandai dengan menurunnya kurva TGA hingga 3,5%, sedangkan menurut hasil perhitungan teoritik diperoleh penurunan fraksi massa sebesar 4,2%. Proses pembentukan fasa ini berdekatan dengan proses peleburan fasa MnO 2 yang terjadi pada suhu 470 o C ( melting point MnO 2 teoritik 535 o C). Dari hasil pengujian tersebut dapat diperoleh bahwa suhu sintering sampel dapat dilakukan pada suhu 400 o C. Hasil pengamatan sampel hasil sintering ini secara visual dengan menggunakan Scanning Electron Microscope ( SEM ) dapat dilihat pada Gambar 4. Pada Gambar 4 diperlihatkan foto strukturmikro dari sampel LiMn 2 O 4 melalui metode back electron scatter . Berdasarkan hasil foto SEM tersebut tampak bahwa sampel tampak homogen yang diduga hanya memiliki 1 fasa ( single phase ). Ukuran partikel masih relatif besar berkisar 1-2 µm. Namun untuk dapat lebih memastikan diperlukan pengujian fasa dengan menggunakan alat difraksi sinar-X ( XRD ) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.
Pada Gambar 5 diperlihatkan hasil pengukuran dan identifikasi pola difraksi sinar-X sampel LiMn 2 O 4 . Pada Gambar 5 menunjukkan bahwa telah terbentuk puncak-puncak difraksi Bragg yang diduga merupakan fasa LiMn 2 O 4 . Identifikasi fasa LiMn 2 O 4 merujuk pada hasil penelitian Strobel (ICDD 96-100-9064) [14].
Berdasarkan Gambar 5 tersebut dapat diasumsikan bahwa hasil reaksi dari kedua campuran tersebut tidak menghadirkan fasa asing. Namun sejauh mana fraksi yang terkandung di dalam sampel, perlu dilakukan analisis struktur kristal bahan ini menggunakan perangkat lunak GSAS untuk mengetahui parameter- parameter struktur kristal bahan ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.
Pada Gambar 6 ditunjukkan hasil refinement pola difraksi sinar-X sampel LiMn 2 O 4 . Hasil refinement ini menghasilkan kualitas fitting sangat baik dengan faktor R yang sangat kecil juga. Faktor R merupakan criteria of fit dan faktor S adalah goodness of fit yang bernilai sangat kecil seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Sedangkan ilustrasi dari struktur kristal sampel LiMn 2 O 4 diperlihatkan pada Gambar 7. Berdasarkan hasil refinement tersebut menunjukkan bahwa sampel tersebut merupakan fasa LiMn 2 O 4 .
Struktur kristal LiMn 2 O 4 (space group Fd-3m) dapat digambarkan sebagai susunan Cubic Close- Packed ( CCP) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Atom oksigen menempati posisi Wyckoff 32e,
Gambar 6 . Refinement pola difraksi sinar-X sampel LiMn 2 O 4 .
Atom neq Occ n x y z B Li 8 1 8 0,125 0,125 0,125 0,025 Mn 16 1 16 0,5 0,5 0,5 0,025 O 32 1 32 0,245(5) 0,245(5) 0,245(5) 0,025 Tabel 1 . Faktor R dan faktor S hasil refinement.
Fasa LiMn 2 O 4 (referensi Strobel P. [14])
Grup ruang (space group) : F d -3 m (227) Sistem kristal : Cubic Parameter kisi : a = b = c = 8.173(4) Å, α = β = γ = 90 o V = 546.0(9) Å 3 dan  ρ = 4.246 gr.cm -3
Faktor R w Rp = 16.17 Faktor S = 1.076 Rp = 7.59
Gambar 4 . Strukturmikro sampel LiMn 2 O 4 (b) (a) Gambar 5 . Pola difraksi sinar-X sampel LiMn 2 O 4 hasil proses mechanical milling.
Analisis Struktur Kristal dan Sifat Magnetoresistance Single Phase LiMn 2 O 4 Hasil Mechanical Milling Sebagai Katoda Baterai Li-Ion ( Andon Insani )
dan atom Mn terletak di site 16d, sedangkan atom Li terletak dalam site 8a.
Atom lithium menduduki posisi tetrahedral 8a dengan jaringan atom-atom oksigen dan atom mangan memiliki koordinasi secara octahedral pada posisi 16d dengan jaringan atom-atom oksigen. Susunan atom mangan dan oksigen secara tiga dimensi dapat dilihat membentuk jaringan yang saling terkait dari kisi tetrahedral (8a) dan oktahedral (16c), yang dapat berfungsi sebagai lintasan untuk menghantarkan ion- ion lithium. Semakin tinggi crystallinity LiMn 2 O 4 maka akan semakin tinggi pergerakan ion-ion lithium [15]. Selain itu pergerakan ion lithium juga dipengaruhi oleh batas butir [16].
Komposisi dari LiMn 2 O 4 memberikan gambaran bahwa Mn akan memiliki bilangan oksidasi (valensi) yang tidak tetap karena bila Mn memiliki bilangan oksidasi III atau IV, maka kesetimbangan reaksi tidak tercapai. Dengan demikian Mn pada struktur spinel ini memiliki valensi tercampur. Umumnya bentuk valensi tercampur dari Mn ini merupakan rasio dari Mn 4+ /Mn 3+ [17]. Apabila komposisi Lithium sama dengan 1 maka rasio Mn 4+ /Mn 3+ bernilai sama dengan 1. Namun apabila komposisi Lithium kurang dari 1, maka rasio Mn 4+ /Mn 3+ akan bernilai di bawah 1.
Ketika Mn 3+ konsentrasinya meningkat, menyebabkan distorsi Jahn-Teller (JT) juga akan terjadi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.
Pada Gambar 9 diperlihatkan terjadinya ikatan antara Mn dan O membentuk MnO 6 yang merupakan karkateristik struktur distorsi Jahn-Teller. Akibatnya simetri kristal jadi menurun dari sistem kubik (c/a = 1.0) menuju tetragonal (c/a ~ 1.16). Hal ini terjadi akibat adanya strain yang begitu besar pada partikel spinel , yang pada akhirnya berdampak pada reversibilitas dari fase transisi ini menjadi berkurang. Sebaliknya dengan bertambahnya konsentrasi Mn 4+ akan mengurangi distorsi Jahn-Teller sehingga meningkatkan kapasitas charging nya [18]. Umumnya untuk mendapatkan komposisi bentuk spinel ini diperlukan doping unsur tertentu ke dalam atom Lithium, sehingga diharapkan dapat menstabilkan struktur spinel kubik ini dan dapat mengurangi munculnya distorsi Jahn-Teller tersebut. Fenomena distorsi Jahn-Teller ini merupakan fenomena bahan magnetoresistance yang memiliki sifat magnetik yang sangat menarik untuk dipahami. Ketika bahan tersebut dikenakan medan magnet luar mengakibatkan terjadinya perubahan resistivitas listrik dari bahan tersebut. Perubahan resistivitas listrik ini seiring dengan meningkatnya medan magnet yang diterapkan. Adapun hasil pengujian magnetoresistance (MR) dapat diperlihatkan pada Gambar 10.
Sifat magnetoresistance ( MR ) terdiri dari dua karakteristik, yaitu positif magnetoresistance (PMR ) dan negative magnetoresistance ( NMR ). PMR dicirikan apabila suatu bahan dikenakan medan magnet luar, maka resistivitas bahan tersebut semakin meningkat.
Gambar 7 . Ilustrasi hasil refinement dari struktur kristal sampel spinel LiMn 2 O 4 .
Gambar 9 . Fenomena distorsi Jahn-Teller (MnO 6 ) pada kristal LiMn 2 O 4 .
Gambar 8 . Bagian unit sel kristal spinel LiMn 2 O 4 ideal yang menggambarkan struktur tetrahedral atom Li dan oktahedral atom Mn [1].
Gambar 10 . Kurva MR sampel spinel LiMn 2 O 4 .
Jurnal Sains Materi Indonesia Vol. 17, No. 4, Juli 2016, hal. 139-145
Sedangkan NMR dicirikan resistivitas bahan semakin menurun ketika bahan tersebut dikenakan medan magnet luar. Dengan kata lain bahwa sifat resistivitas listriknya secara signifikan berkurang atau meningkat ketika medan magnet luar mengimbas secara paralel dengan arah magnetisasi bahan. Sifat MR ini diukur berdasarkan nilai rasio magnetoresitance , yaitu D  /  , dengan D  adalah selisih harga tahanan listrik (resistivitas) ketika dikenakan medan magnet. Dan  disini diukur pada kondisi searah medan magnetisasi.
Pada Gambar 10, terlihat bahwa rasio magnetoresistance semakin menurun dengan betambahnya medan magnet luar walaupun perubahannya relatif kecil hanya berkisar 2%. Hal ini disebabkan adanya transisi fasa metamagnetik dimana momen atom Mn yang tersusun secara antiferromagnetik akan berubah menyusun dirinya menjadi feromagnetik ketika dikenakan medan magnet luar. Kehadiran Lithium ini memberikan dampak munculnya sifat antiferomagnetik bahan akibat adanya interaksi pertukaran ion Mn 4+ /Mn 3+ [19]. Sifat antiferomagnetik bergantung pada meningkatnya konsentrasi ion Mn 3+ yang dapat dibentuk dengan hadirnya ion-ion bervalensi I, II atau III seperti lithium, sehingga dapat mengubah susunan orbital ion Mn 4+ menjadi valensi tercampur antara Mn 4+ dan Mn 3+ . Dalam sistem LiMn 2 O 4 , hadirnya elektron pada orbital terluar Li akan menarik satu ion Mn 4+ . Sehingga jumlah Mn 3+ yang ada dalam sistem ini akan menjadi sama dengan jumlah Li 1+ . Dengan demikian sistem LiMn 2 O 4 dapat dituliskan kembali menjadi      2 4 3 4 1 1 O Mn Mn Li x x x . Jadi dengan munculnya distorsi Jahn-Teller ini pada akhirnya dapat mengganggu sistem transportasi konduktor ionik dari satu elektroda ke elektroda yang lain [20].

## KESIMPULAN
Pada penelitian ini telah berhasil dilakukan pembuatan sampel bahan magnet LiMn 2 O 4 dengan struktur kristal simetri kubik spinel ( space group F d -3 m (No. 227)) dengan parameter kisi sebesar a = b = c = 8.180(3) Å,  =  =  = 90 o . Volume unit sel sebesar V = 547,3(5) Å 3 dan kerapatan atomik sebesar  = 4,261 g.cm -3 . Struktur kristal LiMn 2 O 4 dapat digambarkan sebagai susunan Cubic Close-Packed ( CCP ). Atom oksigen menempati posisi Wyckoff 32e, dan atom Mn terletak di site 16d, sedangkan atom Li terletak dalam site 8a. Atom lithium menduduki posisi tetrahedral 8a dengan jaringan atom-atom oksigen dan atom mangan memiliki koordinasi secara oktahedral pada posisi 16d dengan jaringan atom-atom oksigen. Susunan atom mangan dan oksigen secara tiga dimensi dapat dilihat membentuk jaringan yang saling terkait dari kisi tetrahedral (8a) dan oktahedral (16c), yang dapat berfungsi sebagai lintasan untuk menghantarkan ion- ion lithium. Kehadiran Lithium ini memberikan dampak
munculnya sifat antiferomagnetic bahan akibat adanya interaction exchange ion Mn 4+ /Mn 3+ . Sehingga dengan munculnya distorsi Jahn-Teller ini pada akhirnya dapat mengganggu sistem transportasi konduktor ionik dari satu elektroda ke elektroda yang lain.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada PSTBM yang telah memberikan dukungan dana dalam penelitian ini dan kepada Dr. Wisnu Ari Adi yang telah memberikan masukan pada penulisan makalah ini.

## DAFTAR ACUAN
[1]. T. Erikson. “LiMn 2 O 4 as a Li-ion Battery Cathode”. Dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy in Inorganic Chemistry presented at Uppsala University in 2001
[2]. Y. Wang, B. Liu, Q. Li, S. S. Ferrara , Z. D. Deng, J. Xiao. “Lithium and Lithium Ion Batteries for Applications in Microelectronic Devices: A Review”. J. of Power Sources, vol . 286, pp. 330-345, 2015.
[3]. Y. Matsuo, R. Kostecki, and F. Mc Larnon.“Surface Layer Formation on Thin-Film LiMn 2 O 4 Electrodes at Elevated Temperatures”. J. Electrochem. Soc. , vol. 148, pp. A687-A692, 2001.
[4]. S.T. Myung, K. Amine, Y.K. Sun. “Review: Nanostructured Cathode Materials for Rechargeable Lithium Batteries”. J. of Power
Sources, vol . 283, pp. 219-236, 2015.
[5]. Z. Yang, Y. Jiang, H.H. Xu, Y.H. Huang. “High- Performance Porous Nanoscaled LiMn 2 O 4 Prepared by Polymer-assisted Sol-gel Method”. Electrochimica Acta , vol. 106, pp. 63-68, 2013.
[6]. B. Hamankiewicz, M. Michalska, M. Krajewski, D. Ziolkowska, L. Lipinska, K. Korona, M. Kaminska
, A. Czerwinski. “The Effect of Electrode Thickness on Electrochemical Performance of LiMn 2 O 4 Cathode Synthesized by Modified Sol-gel Method”. Solid State Ionic, vol. 262, pp. 9-13, 2014.
[7]. H.Q. Wang, F.Y Lai, Y. Li, X.H. Zhang, Y.G. Huang, S.J. Hu, Q.Y. Li. “Excellent Stability of Spinel LiMn 2 O 4 -based Cathode Materials for Lithium-ion Batteries”. Electrochimica Acta, vol . 177, pp. 290-297, 2015.
[8]. F.X. Wang a , S.Y. Xiao a , X.W. Gao a , Y.S. Zhu a , H.P. Zhang b , Y.P. Wu, R. Holze. “Nanoporous LiMn 2 O 4 Spinel Prepared at Low Temperature as Cathode Material for Aqueous Supercapacitors”.
J. of Power Sources, vol . 242, pp. 560-565, 2013.
[9]. G. Jin, H. Qiao, H. Xie, H. Wang, K. He , P. Liu, J. Chen, Y. Tang, S. Liu, C. Huang. “Synthesis of Single-crystalline Octahedral LiMn 2 O 4 as High Performance Cathode for Li-ion Battery”. Electrochimica Acta, vol . 150, pp 1-7, 2014.
Analisis Struktur Kristal dan Sifat Magnetoresistance Single Phase LiMn 2 O 4 Hasil Mechanical Milling Sebagai Katoda Baterai Li-Ion ( Andon Insani )
[10]. C. Zhu, A. Nobuta, G. Saito, I. Nakatsugawa, T. Akiyama. “Solution Combustion Synthesis of LiMn 2 O 4 Fine Powders for Lithium Ion Batteries”. Advanced Powder Technology, vol. 25, pp. 342-347, 2014.
[11]. Q. Li, C. Peng, J. Huang, W. Xu, F. Yang, H. Bai, C. Su, J. Guo.“Preparation and Electrochemical Properties of LiMn 2 O 4 by Solid-State Combustion Synthesis Method Using Starch as a Fuel”. Int. J. of Electrochemical Science , vol. 10, pp. 7513-7520, 2015.
[12]. T.Y.S. Panca Putra, M. Yonemura, S. Torii, T. Ishigaki, T. Kamiyama. “Structure and
Electrochemical Performance of The Spinel- LiMn 2 O 4 Synthesized by Mechanical Alloying”. Solid State Ionic, vol. 262, pp 83-87, 2014.
[13]. A. Yamada, M. Tanaka, K. Tanaka, K. Sekai,. “Jahn- Teller Instability in Spinel Li-Mn-O”. J. of Power Sources , vol. 81-82, pp. 73-78, 1999.
[14]. P. Strobel, F. Le Cras, L. Seguin, M. Anne, J.M. Tarascon. “Oxygen Nonstoichiometry in Li-Mn-O Spinel Oxides: a Powder Neutron Diffraction Study”. J. of Solid State Chemistry , vol. 135, pp. 132-139, 1998.
[15]. X. Gao, Y. Sha, Q. Lin, R. Cai, M. O. Tade, Z. Shao. “Combustion-derived Nanocrystalline LiMn 2 O 4 as a Promising Cathode Material for Lithium-ion Batteries”. J. of Power Sources, vol. 275, pp. 38-44, 2015.
[16]. S. Han, J. Park, W. Lu, A. M. Sastry. “Numerical Study of Grain Boundary Effect on Li + Effective Diffusivity and Intercalation-induced Stresses in Li-ion Battery Active Materials”. J. of Power Sources, vol. 240, pp. 155-167, 2013.
[17]. S. Chen, Z. Chen, C. Cao. “Mesoporous Spinel LiMn 2 O 4 Cathode Material by a Soft-templating Route”. Electrochimica Acta , vol. 199, pp. 51-58, May 2016.
[18]. X. Li, Y. Xu and C. Wang. “Suppression of Jahn- Teller Distortion of Spinel LiMn 2 O 4 Cathode”. Journal of Alloys and Compounds, vol. 479, pp. 310-313, 2009.
[19]. K. Mukai, Y. Kishida, H. Nozaki, K. Dohmae. “Thermal Expansion in Lithium Manganese Oxide Spinels Li[Li x Mn 2-x ]O 4 with 0  x  1/3”. J. of Power Sources, vol. 224, pp. 230-235, 2013.
[20]. J. Lu , Y.L. Chang , B. Song , H. Xia, J.R. Yang, K.S. Lee, L. Lu. “High Energy Spinel-structured Cathode Stabilized by Layered Materials for Advanced Lithium-ion Batteries”. J. of Power Sources, vol. 271, pp. 604-613, 2014.