Jurnal Teras Fisika Volume 1, Nomor 1 Februari 2018 doi: https://doi.org/10.20884/1.jtf.2018.1.1.260. 1 Struktur dan Konduktivitas Ionik Kaca LiMNPO 4 sebagai Katoda pada Baterai Sekunder S. Qomariyah , W. Widanarto*, W. T Cahyanto Jurusan Fisika, Universitas Jenderal Soedirman, Jl. dr. Soeparno 61 Purwokerto 53123, Indonesia *Corresponding Author: wahyu.widanarto@unsoed.ac.id Abstrak - Katoda kaca Lithium Manganese Phosphates (LiMnPO 4 ) telah dibuat melalui reaksi solid state dan metode melt quenching pada temperatur 900 C dengan komposisi 5 Li 2 CO 3 : x MnO 2 : 15 ZnO : (80-x) P 2 O 5 (dimana x = 0; 1,5 dan 3 dalam % mol). Karakterisasi sifat termal katoda yang meliputi temperatur transisi kaca Tg dilakukan dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC). Pengaruh penambahan MnO 2 terhadap struktur dan konduktivitas ionik katoda kaca dipelajari dengan menggunakan X-ray Diffraction (XRD) dan LCR meter. Pola difraksi XRD yang diperoleh menunjukkan bahwa struktur semua katoda adalah amorf. Konduktivitas ionik katoda meningkat dengan bertambahnya konsentrasi MnO 2 , namun konduktivitas cenderung menurun pada konsentrasi MnO 2 yang berlebihan. Nilai konduktivitas ionik tertinggi katoda sebesar 7,25x10 -4 S/cm ditunjukkan oleh katoda kaca yang mengandung 1,5% MnO 2 . Berdasarkan pengujian voltametri siklik dan charge/discharge, katoda kaca LiMnPO 4 sangat berpotensi untuk digunakan dalam baterai Lithium sekunder. Kata kunci: Baterai ion Lithium, Katoda Kaca, Lithium Manganese Phosphates, Konduktivitas Ionik, Baterai Sekunder Abstract - Glass Cathodes of Lithium Manganese Phosphates (LiMnPO 4 ) are prepared using the melt quenching method at temperatures of 900 °C with composition 5 Li 2 CO 3 : x MnO 2 : 15 ZnO : (80-x) P 2 O 5 (where x = 0, 1.5 and 3 mol %). Thermal properties of the cathodes including a glass transition temperature (Tg) are characterized using Differential Scanning Calorimetry (DSC). Influence of the MnO 2 addition on structure and ionic conductivity of cathodes are studied using X-ray Diffraction (XRD) and LCR meters, respectively. XRD diffraction patterns show that all of the cathode structures are amorphous. The ionic conductivity of the cathode increases with increasing of MnO 2 concentration, but the conductivity tends to decrease at the excessive concentration of MnO 2 . The highest ionic conductivity of the cathode is 7.25x10 -4 S/cm, exhibited by the glass cathode containing 1.5 mol % of MnO 2 . According to cyclic voltammetry and charge/discharge tests, the LiMnPO 4 glass cathodes are very potential to be used in Secondary Lithium Battery. Keywords: Lithium ion batteries, Glass Cathode, Lithium Manganese Phosphates, Ionic Conductivity, Secondary battery PENDAHULUAN Perkembangan teknologi di bidang perangkat elektronik portable seperti handphone, tablet, kamera digital, laptop yang semakin canggih memicu permintaan penyimpanan energi listrik yang lebih maju pula. Baterai yang merupakan salah satu komponen penyimpan energi, kini terus diteliti dan dikembangkan untuk menghasilkan spesifikasi yang lebih baik. Salah satu jenis baterai yang saat ini sedang banyak dikembangkan yaitu baterai lithium. Baterai lithium terdiri dari tiga komponen utama yaitu elektrolit, anoda dan katoda. Suatu baterai ion lithium harus memiliki katoda yang dapat menahan suhu tinggi dan memiliki mobilitas ion lithium yang tinggi. Salah satu material katoda yang saat ini mulai banyak dikembangkan, yaitu katoda tipe olivine seperti LiMnPO 4 dan LiFePO 4 . Katoda LiMnPO 4 memiliki kapasitas teoritis yang sama seperti katoda LiFePO 4 yakni sekitar 170 mAh/g. LiMnPO 4 memiliki working-potential yang relatif lebih tinggi yaitu mendekati 4 V (vs. Li + /Li) bila dibandingkan dengan LiFePO 4 yang hanya berkisar 3,5 V (vs. Li + /Li). Potensial kerja yang dimiliki LiMnPO 4 membuatnya memiliki densitas energi yang lebih tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah daripada LiFePO 4 [1]. Katoda LiMnPO 4 juga memiliki stabilitas termal yang baik, ramah lingkungan, dan aman digunakan sebagai bahan katoda menjanjikan untuk sistem baterai masa depan. Kelemahan dari katoda ini yaitu, nilai konduktivitas elektronik dan