MEMBRAN POLIMER ELEKTROLIT NANOPARTIKEL KITOSAN HASIL MILLING BERBASIS LITHIUM TRIFLAT (LiCF3SO3)

KARTIKA SARI, Prof. Dr. Agung Bambang Setio Utomo

2020 | Disertasi | DOKTOR FISIKA

Membran polimer elektrolit nanopartikel kitosan hasil milling berbasis lithium triflat (LiCF3SO3) untuk aplikasi baterai sekunder sudah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk preparasi dan pengujian membran polimer elektrolit kitosan berbasis garam lithium untuk meningkatkan konduktivitas ionik baterai sekunder. Preparasi nanopartikel kitosan menggunakan HEM (High Energy Milling) dengan variasi waktu 60, 120, 180, 240, 300 dan 360 menit dengan kecepatan putaran 1500 rpm. Kemudian dilakukan pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Hasil pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) diperoleh konduktivitas ionik tertinggi untuk kitosan dengan waktu milling 120 menit. Tahap berikutnya preparasi membran elektrolit. Serbuk kitosan, CH120 dilarutkan ke dalam asam asetat dan didoping dengan PEO dan LiCF3SO3. Penambahan PEO dan LiCF3SO3 dapat mengurangi laju diffusi transport ion sehingga akan memperkecil resistansi yang dihasilkan. Konsentrasi PEO yang digunakan konstan dan LiCF3SO3 divariasi dari 30% dan 50%. Kemudian dilakukan pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Dari hasil pengujian EIS diketahui bahwa nilai konduktivitas optimum adalah membran kitosan dengan doping LiCF3SO3 30%. Hasil analisis menunjukkan bahwa pada konsentrasi LiCF3SO3 10% terjadi transpor ion alkali Li yang berfungsi untuk meningkatkan konduktivitas ionik membran polimer elektrolit. Struktur fase amorf merupakan media efektif untuk transport ion alkali Li. Karena pada fase ini fraksi volume bebas yang tidak ditempati oleh molekul-molekul polimer semakin besar. Tetapi akan terjadi penurunan konduktivitas apabila konsentrasi LiCF3SO3 meningkat. Hal ini disebabkan terbentuknya rongga kosong-kosong tidak ditempati oleh ion alkali Li berkurang.

Electrolyte polymer membrane of the milled-chitosan nanoparticle based on lithium triflate (LiCF3SO3) for the secondary battery applications has been carried out. This study aims to prepare and characterization the polymer electrolyte membrane of the milled-chitosan based on lithium triflat to increase the ionic conductivity. Preparation of the milled-chitosan nanoparticle was using HEM (High Energy Milling) with the variations of 60, 120, 180, 240, 300 and 360 minutes with a rotation speed of 1500 rpm. then, the characterization was using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) test. Results of the Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) results obtained the highest ionic conductivity for chitosan with a milling time of 120 minutes. The next step is electrolyte membrane preparation. Chitosan powder, CH120 was dissolved into acetic acid and doped with PEO and LiCF3SO3. The addition of PEO and LiCF3SO3 can reduce the rate of diffusion of ion transport so that it will reduce the resulting resistance. The concentration of PEO was constant and LiCF3SO3 varied from 30% and 50%. Then do the Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) test. From the EIS results it is known that the optimum conductivity value is chitosan membrane with 30% LiCF3SO3 doping. The results of the analysis show that at a concentration of 10% LiCF3SO3 Li alkali ion transport occurs which serves to increase the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane. The amorphous phase structure is an effective medium for the transport of Li alkali ions. Because in this phase the free volume fraction that is not occupied by the polymer molecules is getting bigger. But the conductivity will decrease if the concentration of LiCF3SO3 increases. This is due to the formation of empty voids not occupied by reduced alkali ions.

Kata Kunci : Membran, elektrolit padat, kitosan, lithium triflat.