Pengaruh penambahan karbon pada performa elektrokima Li4Ti4,97Al0,03O12 untuk anoda lithium ion kapasitor (LIC)

ABSTRAK

LTOA (Li4Ti4,97Al0,03O12) dapat digunakan sebagai anoda lithium ion kapasitor (LIC). Sayangnya, LTOA memiliki konduktivitas yang rendah. Karbon dari sukrosa dapat dimanfaatkan sebagai nanokomposit yang akan meningkatkan konduktivitas dari LTOA. Pada penelitian ini LTOA ditambahkan 10% karbon dan disintering pada suhu 600⁰C selama 2 jam dengan dialiri gas N2. Setelah itu, dilakukan penghapusan karbon dengan disintering lagi pada suhu 400⁰C selama 2 jam. Hasil karakterisasi menggunakan XRD menunjukkan bahwa penambahan 10% karbon menyebabkan fasa LTOA dan TiO2 rutile terbentuk serta parameter kisi yang besar (8,36014 Å). Sedangkan, penghapusan karbon pada LTOA menyebabkan ukuran kristalitnya paling besar (105,42 nm). Hasil analisis menggunakan FESEM menunjukkan bahwa LTOA setelah ditambahkan 10% karbon permukaannya menjadi lebih kasar dan butirannya tidak seragam. Uji baterai pada penelitian ini menggunakan EIS, CV, dan CD. Penghapusan karbon pada LTOA menyebabkan konduktivitas ionik dan koefisien difusi lebih besar. Penambahan 10% karbon pada LTOA menyebabkan proses charging lebih cepat namun kapasitas yang dihasilkan sangat kecil.

ABSTRACT

LTOA (Li4Ti4,97Al0,03O12) can be used as an anode lithium ion capacitor (LIC). Unfortunately, LTOA has low conductivity. Carbon from sucrose can be utilized as nanocomposites that will increase the conductivity of LTOA. LTOA was added to 10% carbon and heated at 600⁰C for 2 hours with N2 gas. After that, carbon removal is carried out by heating again at a temperature of 400⁰C for 2 hours. The results of characterization using XRD showed that the addition of 10% carbon caused the LTOA and TiO2 rutile phases to form and large lattice parameters (8.36014 Å). Meanwhile, the removal of carbon in LTOA causes the largest crystalline size (105.42 nm). The results of analysis using FESEM showed that LTOA after adding 10% of its surface carbon became rougher and the granules were not uniform. Battery tests on the study used EIS, CV, and CDs. The removal of carbon in LTOA leads to greater ionic conductivity and diffusion coefficients. The addition of 10% carbon to LTOA causes the charging process to be faster but the resulting capacity is very small.

خلاصة

مكن استخدام LTOA (Li4Ti4,97Al0,03O12) كمكثف ليثيوم أيون الأنود (LIC). لسوء الحظ ، تتميز LTOA بموصلية منخفضة. يمكن استخدام الكربون من السكروز كمركب نانوي يزيد من موصلية LTOA. في هذه الدراسة ، تمت إضافة 10٪ كربون إلى LTOA وتم تلبيده عند 600 درجة مئوية لمدة ساعتين مع تدفق غاز النيتروجين. بعد ذلك ، تمت إزالة الكربون عن طريق التلبيد مرة أخرى عند 400 درجة مئوية لمدة ساعتين. أظهرت نتائج التوصيف باستخدام XRD أن إضافة 10٪ كربون تسببت في تكون مراحل LTOA و TiO2 rutile وأن المعلمات الشبكية كانت كبيرة (8.36014 Å). وفي الوقت نفسه ، تسبب إزالة الكربون في LTOA في أكبر حجم بلوري (105.42 نانومتر). أظهرت نتائج تحليل البنية المجهرية باستخدام FESEM أنه بعد إضافة 10٪ كربون ، أصبح سطح LTOA أكثر خشونة والحبوب لم تكن موحدة. استخدم اختبار البطارية في هذه الدراسة EIS و CV و CD. تؤدي إزالة الكربون في LTOA إلى ارتفاع معامل التوصيل والانتشار الأيوني. تؤدي إضافة 10٪ كربون في LTOA إلى جعل عملية الشحن أسرع ولكن السعة الناتجة صغيرة جدًا.