Dikenal sebagai material katoda paling ramah lingkungan, LiFePO4 menjadi topik yang paling menarik untuk dikembangkan secara mandiri. Kandungan besi dan fosfat sangat berlimpah dan mudah untuk ditemukan. Perkembangan penelitian sintesis LiFePO4 dimulai dari tahap lab scale hingga pilot scale. Bahan baku penelitian juga beragam, mulai dari prekursor dengan kemurnian tinggi, prekursor dengan kadar rendah dan limbah telah berhasil diaplikasikan dalam pembuatan LiFePO4.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1063/5.0000694
DOI: 10.1063/5.0000694
DOI: 10.1109/ICEVT.2018.8628379
Litium Kobalt Oksida atau LiCoO2 adalah material katoda yang sering ditemukan pada peralatan elektronik seperti pada telepon genggam atau laptop. Walaupun mulai ditinggalkan, penelitian di bidang ini memberikan gambaran umum mengenai teknologi baterai ion litium secara fundamental. LiCoO2 diperoleh melalui sintesis fasa padat dari bahan baku garam litium dan garam kobalt.
Sumber Jurnal : Dalam proses publikasi (ICETIA 2019)
Litium Mangan Oksida (LMO) adalah baterai dengan tegangan kerja yang relatif lebih tinggi dibanding material lain (3.8V rata-rata). Selain melakukan sintesis material LMO, pada fasilitas kami, modifikasi LMO juga telah dilakukan dengan penambahan doping atom seperti Co, Ni dan Cr.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1063/1.4978173
DOI: 10.14233/ajchem.2017.20525
Sejak tahun 2017, material katoda litium nikel kobalt aluminium oksida (NCA) menjadi salah satu fokus penelitian pada fasilitas kami. Sebagai salah satu material kaya akan kandungan nikel (Ni), material ini memiliki karakteristik densitas tinggi, kapasitas gravimetrik penyimpanan litium yang tinggi dan kapasitas volumetrik yang tinggi. Berbeda dengan material LiCoO2, material ini dianggap lebih murah dan lebih ramah lingkungan karena kandungan kobalt yang rendah. Pada fasilitas kami, NCA diperoleh melalui berbagai teknik diantaranya teknik kristalisasi larutan dan dekomposisi terbantukan api.
Material katoda litium nikel mangan kobalt oksida dengan komposisi mol Ni:Mn:Co 1:1:1 (NMC111) telah berhasil dikembangkan oleh tim peneliti PUI Baterai Litium Ion sebagai langkah awal dalam pengembangan material NMC kaya kandungan Ni. Material NMC111 merupakan salah satu material yang berhasil menggeser pemakaian LiCoO2 sejak awal komersialisasinya pada kisaran tahun 2000an.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1063/1.5140919
Material katoda litium nikel mangan kobalt oksida dengan komposisi mol Ni:Mn:Co 6:2:2 (NMC622) mulai dikembangkan pada fasilitas kami pada tahun 2019. Material NMC622 menjadi jenis material NMC yang dianggap paling stabil sehingga layak untuk dikembangkan. Proses penelitian dan pengembangan material NMC622 melalui skala laboratorium, pilot plant hingga demoplant dengan menggunakan teknik kristalisasi reduktif dan litiasi temperatur tinggi.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1063/1.5140919
Seiring dengan penelitian dan pengembangan NMC622, NMC kaya nikel (kandungan Ni>70%) telah berhasil dilakukan. Kandungan Ni yang tinggi mendorong kenaikan kapasitas sel dan mengurangi penggunaan kobalt. Pembuatan NMC kaya kandungan nikel memanfaatkan teknik kristalisasi pada pH asam/basa/netral.
Sumber Jurnal : Paten
Graphite adalah material anoda yang paling sering digunakan dalam baterai ion litium karena memiliki ketersediaan bahan baku yang tinggi. Selain pada baterai ion litium, grafit juga sering digunakan pada sel primer komersil. Pada fasilitas kami, grafit dari limbah sel primer berhasil diaplikasikan sebagai material anoda dalam baterai ion litium.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1109/rICT-ICeVT.2013.6741523
litium titanat (LTO) adalah material anoda yang memiliki kemampuan pengisian secara cepat karena keunikan dari karakteristik strukturnya. Hal ini menyebabkan LTO diaplikasikan pada baterai fast charging. Pada fasilitas kami, LTO berhasil disintesis dengan metode pencampuran fasa padat dari prekursor garam litium dan titanium dioksida. LTO juga berhasil dikompositkan pada grafit untuk memperoleh karakteristik anoda grafit yang lebih baik.
Sumber Jurnal : DOI: 10.5614/j.math.fund.sci.2018.50.3.5
Material anoda litium zirkonat (LZO) telah berhasil disintesis dari prekursor zirkonia/ZrO2 yang diperoleh dari pasir zirkon alami melalui proses ekstraksi kaustik oksida zirkon. LZO yang diperoleh dikompositkan dengan grafit sehingga meningkatkan karakteristik elektrokimia grafit pada baterai LiFePO4/Grafit-LZO.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1007/s11696-018-0626-0
Silica adalah material yang melimpah di alam dan sering ditemukan dalam bentuk limbah hasil pembakaran atau limbah cair pembangkit listrik tenaga panas bumi (geotermal). Pada fasilitas kami, silika hasil pengolahan limbah berhasil diaplikasikan langsung sebagai anoda dengan melalui proses komposit silika dengan grafit. Selain itu, silika yang diperoleh juga dapat diolah menjadi silikon (Si) dan berhasil dikompositkan dengan grafit sehingga diperoleh anoda dengan kapasitas penyimpanan Li yang tinggi.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1007/978-981-15-4481-1_75
Material anoda LiV3O8 telah berhasil dikembangkan melalui skema kolaborasi internasional. Material LiV3O8 atau litium vanadat berhasil diaplikasikan sebagai anoda baterai ion litium berbasis larutan air dengan kapasitas yang tinggi.
Sumber Jurnal : DOI: 10.1007/s11581-019-03303-y
Penelitian anoda berbasis Metal-organic Framework, Zinc (II) benzena-trikarboksilat, untuk peningkatan unjuk kerja dan karakteristik elektrokimia anoda grafit telah dilakukan di fasilitas kami.
Sumber Jurnal : DOI: 10.5614/j.math.fund.sci.2020.52.1.6
Separator Baterai Litium ion memiliki peranan penting lain selain mencegah kontak langsung antara katoda dan elektroda. Separator PVDF berhasil dikembangkan pada baterai LFP/Grafit dengan kemampuan membentuk Gel Polymer Electrolyte (GPE). Pada fasilitas kami, separator PVDF berhasil dimodifikasi menggunakan ZnO, PVP, Nano-clay, dan Silika,
Proses perolehan kembali logam-logam berharga dari limbah katoda NCA seperti Nickel, Kobalt dan Aluminium berhasil dilakukan dengan teknik hidrometalurgi. Proses hidrometalurgi memanfaatkan asam kuat dan asam lemah sebagai pelarut logam berharga. Selain diperoleh kembali, logam-logam tersebut dapat dipakai langsung sebagai bahan baku pembuatan material katoda. Penelitian ini berfungsi untuk meningkatkan keberlangsungan teknologi baterai apabila terjadi kekurangan bahan baku.
