2017 : Simulasi dan Experimen pada Pembentukan Solid Electrolyte Interface (SEI) sebagai\nEfek Zat Aditif Flouro-o-phenylenedimaleimaide (F-MI) pada Elektrolit Lithium Ion\nBaterai

Gunawan Nugroho ST, MT., Ph.D
Nur Laila Hamidah S.T., M.Sc.

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Perkembangan teknologi lithium ion baterai (LIB) sangat pesat karena aplikasinya pada beberapa peralatan elektronik yang portable hingga aplikasinya pada mobil listrik. Namun, terutama dalam aplikasinya pada mobil listrik, tantangan baru , seperti umur baterai , laju kapabilitas, keamanan, dan kapasitas irrevesibel harus di atasi. Solid Electrolyte Interface (SEI) adalah faktor kritis yang mempengaruhi performansi baterai. Pembentukan SEI bertindak sebagai penghalang untuk co-interkalasi pelarut yang dapat menyebabkan pengelupasan kulit pada elektroda. Disisi lain, pembentukan SEI yang berlebihan akan merugikan karena mengkonsumsi lithium ion dan mengurangi luas permukaan aktif elektroda, terutama pada permukaan anoda, yang menyebabkan penurunan kapasitas ireversibel serta penurunan daya baterai. Lapisan SEI terbentuk setelah endapan senyawa organik dan anorganik yang terdekomposisi selama siklus charge dan discharge pertama. Komposisi SEI tergantung pada sifat elektrolit dan jenis bahan aktif dimana SEI dibentuk. Telah banyak studi yang telah dilakukan untuk membentuk SEI yang stabil yang kaya akan senyawa organik seperti ROCO2Li, dan RCOL1. SEI yang stabil dapat membuat ion dapat dengan mudah bergerak dan terlithiasi pada permukaan elektroda. Dengan menggunakan zat aditif pada elektrolit adalah salah satu metode yang menjanjikan untuk meningkatkan performansi baterai. Sudah banyak diketahui bahwa kualitas lapisan SEI dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menggunakan zat aditif dalam jumlah yang kecil. Elektrolit aditif dapat menekan dekomposisi pelarut karbonat yang dapat menyebabkan pengelupasan kulit elektroda. Dengan demikian, ion akan mudah bergerak, menunjukkan peningkatan performansi LIB. telah dilakukan sistensis elektrolit aditif baru berbasis maleimaide yaitu flouro-o-phenylenedimalemaide (F-MI). Aditif berbasis fluorin diharapkan akan membentuk SEI yang terdiri dari senyawa Li-F stabil, yang dapat meningkatkan kapasitas debit reversibel. Selain itu, karena elektro-negatif yang tinggi dari gugus fungsi fluorin yang melekat pada aditif berbasis malemaide, dapat meningkatkan jumlah ion lithium tetap secara signifikan pada permukaan elektroda yang menyebabkan kapasitas penyimpanan yang tinggi. Beberapa penelitian telah melakukan evaluasi SEI pada LIB pada proses pembentukan dan komposisi hasil pembentukan SEI dan juga pada prediksi dan pengukuran ketebalan pertumbuhan SEI .Namun proses evolusioner pembentukan lapisan SEI masih belum dimengerti secara menyeluruh. Beberapa penelitian telah melakukan simulasi untuk mengetahui proses dan komposisi SEI lebih menyeluruh. Dari beberapa simulasi tentang pertumbuhan SEI, diketahui bahwa proses pertumbuhan SEI menunjukkan banyak persamaan dengan proses solidifikasi. Dari beberapa penelitian melaporkan bahwa metode phase field dapat mengindentifikasi permasalahan solidifikasi. Sehingga Pada penelitian ini akan dilakukan evaluasi pengaruh dari F-MI elektrolit aditif terhadap morfologi pembentukan dan komposisi SEI. Selain itu, penelitian ini akan melakukan pemodelan dengan menggunakan metode phase field untuk mengetahui evolusi morfologi pembentukan lapisan SEI. Evolusi morfologi lapisan dan pertumbuhan lapisan SEI melibatkan banyak batas-batas produk hasil reaksi dan dinamika interface. Difusi interface antara larutan elektrolit dan SEI diasumsikan oleh variabel phasefield berdimensi, f\n\nKata kunci : flouro-o-phenylenedimalemaide (F-MI) elektrolit aditif, Solid Electrolyte Interface (SEI), phase-field model, Lithium ion baterai.\n