Rekayasa Morfologi Material Aktif LiFePO4 Sebagai Katoda Baterai Lithium-ion dengan Metode Solid State Reaction

Abraham Aulia Ahmad, Prof. Dr. Harsojo, SU

2025 | Skripsi | FISIKA

Telah dilakukan penelitian terkait sintesis material aktif LiFePO4 dengan metode solid state reaction dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan surfaktan asam oleat dan pelarut non polar mineral oil terhadap morfologi dan struktur kristal material LiFePO4 yang dihasilkan. Pada penelitian ini dilakukan sintesis LiFePO4 menggunakan prekursor Li2CO3, NH4H2PO4, dan FeC2O4 dengan penambahan surfaktan asam oleat dan pelarut non polar mineral oil. Variasi dilakukan pada rasio molar antara surfaktan dan pelarut yaitu LFP A (0,5:1), LFP B (1:1), dan LFP C (2:1) untuk diamati pengaruhnya terhadap morfologi dan struktur kristal material LiFePO4 yang dihasilkan. Hasil karakterisasi SEM secara kuantitatif menunjukkan bahwa rasio aditif sangat memengaruhi morfologi. Rasio 1:0,5 (LFP-A) menghasilkan struktur ideal dengan ukuran partikel rata-rata yang seragam sebesar 570 nm dan aglomerasi minimal. Sebaliknya, peningkatan rasio pelarut pada LFP-C (1:2) secara efektif mengurangi ukuran partikel primer menjadi 440 nm, namun menyebabkan aglomerasi parah yang membentuk struktur masif menyerupai kembang kol (cauliflower-like). Analisis XRD mengonfirmasi bahwa semua sampel berhasil membentuk fasa dominan LiFePO4 dengan struktur kristal ortorombik dan kristalinitas tinggi yang konsisten pada rentang 85,7% hingga 86,7%. Fasa pengotor minor berupa Hematite (Fe2O3) teridentifikasi pada semua sampel. Kesimpulannya, meskipun penambahan mineral oil efektif mengurangi ukuran partikel, rasio asam oleat yang optimal (1:0,5) menjadi faktor kunci dalam mengendalikan aglomerasi untuk menghasilkan morfologi terbaik bagi aplikasi katoda baterai.

Research has been conducted on the synthesis of LiFePO4 active materials using the solid-state reaction method to investigate the effect of oleic acid surfactant and non-polar mineral oil solvent on the morphology and crystal structure of the resulting LiFePO4 material. In this study, LiFePO4 was synthesized using Li2CO3, NH4H2PO4, and FeC2O4 precursors with the addition of oleic acid surfactant and mineral oil as a non-polar solvent. Variations were made in the molar ratio of surfactant to solvent, specifically LFP-A (1:0.5), LFP-B (1:1), and LFP-C (1:2), to observe their effects on the morphology and crystal structure of the resulting LiFePO4 material. Quantitative SEM characterization results indicate that the additive ratio significantly affects the morphology. The 1:0.5 ratio (LFP-A) produced an ideal structure with a uniform average particle size of 570 nm and minimal agglomeration. Conversely, increasing the solvent ratio in LFP-C (1:2) effectively reduced the primary particle size to 440 nm but caused severe agglomeration, forming a massive cauliflower-like structure. XRD analysis confirmed that all samples successfully formed a dominant LiFePO4 phase with an orthorhombic crystal structure and consistently high crystallinity in the range of 85.7% to 86.7%. A minor impurity phase of Hematite (Fe2O3) was identified in all samples. In conclusion, although the addition of mineral oil is effective in reducing particle size, an optimal oleic acid ratio (1:0.5) is the key factor in controlling agglomeration to produce the best morphology for battery cathode applications.

Kata Kunci : LiFePO?, solid state reaction, asam oleat, mineral oil