Sintesis Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2 Sebagai Katoda Baterai Ion Natrium Dengan Variasi Suhu dan Waktu Kalsinasi

Abstract

Peningkatan permintaan baterai dalam elektronik portabel, kendaraan listrik, memunculkan kekhawatiran tentang kelangkaan cadangan litium. Sumber daya Li tidak cukup untuk memenuhi peningkatan permintaan sehingga baterai ion natrium sebagai alternatif mulai dikembangakan. Namun ukuran ion Na+ yang lebih besar juga akan mempengaruhi proses kinetik dan menyebabkan difusi lebih lambat. Dengan demikian, kinerja elektrokimia SIB juga dikendalikan oleh bahan elektroda salah satunya melalui kontrol morfologi dan desain struktural. Material katoda harus bersifat konduktif ionic dan konduktif elektronik. Maka dari itu dilakukan sintesis material katoda Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2 pada berbagai variasi suhu dan waktu kalsinasi untuk mengetahui pengaruhnya terhadap karakteristik material katoda. Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2 disintesis melalui metode sol-gel dan dilanjutkan dengan proses sintering. Dalam penelitian ini sintesis material katoda Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2 dengan variasi suhu dan waktu kalsinasi dilakukan dengan beberapa tahapan antara lain pencampuran bahan, penambahan chelating agent pada campuran, pengeringan atau drying, kalsinasi pada 650, 700, 750 °C serta karakterisasi material katoda. Karakterisasi material katoda yang dilakukan yaitu pengujian X-Ray Diffraction (XRD) dan Scanning Electron Microscope (SEM). Hasil dari uji XRD menunjukkan bahwa sampel teridentifikasi Na0.58(Ni0.33Mn0.67)O1.95 dengan struktur kristal hexagonal. Pada tiap sampel juga terdapat peak lain yang bukan Na0.58(Ni0.33Mn0.67)O1.95 atau impuritis yaitu Mn0.2Ni7.6O8 pada posisi diffraction angel 37.27° dan 57.29° dan juga Mn3O4 pada diffraction angel 36.28°; 45.03° dan 51.23°. Ukuran kristal rata-rata 15,55 nm untuk sampel dengan suhu kalsinasi 650°C; 18,50 nm untuk sampel dengan suhu kalsinasi 700°C; 21,78 nm untuk sampel dengan suhu kalsinasi 750°C dan 63,98 nm untuk sampel dengan suhu kalsinasi 750°C selama 12 jam. Uji SEM menghasilkan bahwa sampel S650T8 dan S750T8 menunjukkan morfologi plate heksagonal dan ukuran partikel rata-rata masing masing 143,51 nm dan 196,95 nm. Hasil EDX menunjukkan bahwa unsur Na, Ni, Mn dan O tersebar dengan baik di dalam partikel. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu maka fase kristal semakin terbentuk, kristalinitas semakin tinggi, ukuran kristal semakin besar, morfologi sesuai dan ukuran partikel semakin besar