Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012

PENGEMBANGAN MATERIAL Li1+xMn2-xO4

UNTUK APLIKASI ELEKTRODA POSITIF BATERAI LITIUM

Dyah Purwaningsih dan Hari SutrisnoJurdik Kimia UNY

Email: dyahuny@yahoo.com

Abstrak

Dewasa ini penggunaan baterai tidak dapat lepas dari kehidupan sehari-hari. Telpon seluler, kamera digital, laptop, hingga mobil hibrid, semuanya memerlukan baterai sebagai sumber penggerak. Prospek baterai untuk menjadi sumber energi masa depan sangat tinggi. Di antara banyak jenis baterai, yang banyak mendapat perhatian adalah baterai litium. Selain memiliki daya yang tinggi, baterai ini ringan dan dapat dipakai berkali-kali. Seiring pesatnya perkembangan teknologi, maka baterai litium yang dituntut mampu menghasilkan energi lebih tinggi menjadi sangat dibutuhkan. Mangan dioksida (MnO2) dan turunannya merupakan salah satu bahan baterai yang banyak dipergunakan sebagai bahan elektroda positif untuk baterai primer dan baterai litium yang rechargeable. Senyawa turunan MnO2 yaitu Li1+xMn2-xO4 menjadi salah satu kandidat utama sebagai bahan elektroda positif untuk baterai litium karena jumlahnya yang melimpah, low cost dan ramah lingkungan. Dalam artikel berikut akan dibahas tentang baterai litium, aspek struktur dan elektrokimia Li1+xMn2-xO4 dan metode sintesis dan karakterisasi yang tepat, efektif dan efisien untuk memperoleh material Li1+xMn2-xO4 yang dapat dipergunakan sebagai bahan elektroda positif baterai litium berdaya dan energi tinggi sehingga potensial dikembangkan sebagai sumber energi terbarukan.

Key words : baterai litium, elektroda positif, Li1+xMn2-xO4

PENDAHULUANDewasa ini baterai tidak dapat lepas dari kehidupan sehari-hari. Telpon seluler, kamera

digital, laptop, hingga mobil hibrid, semuanya memerlukan baterai sebagai sumber penggerak, dengan demikian prospek baterai untuk menjadi sumber energi masa depan sangat strategis dan ekonomis. Di antara banyak jenis baterai, yang banyak mendapat perhatian adalah baterai litium. Selain memiliki daya yang tinggi, baterai ini ringan dan dapat dipakai berkali-kali (rechargeable). Seiring pesatnya perkembangan teknologi, maka baterai litium yang dituntut mampu menghasilkan energi lebih tinggi menjadi sangat dibutuhkan.

Mangan dioksida (MnO2) merupakan bahan baterai yang banyak dipergunakan sebagai bahan katoda untuk baterai primer dan baterai litium yang rechargeable. Selain itu, MnO2 juga dianggap paling berpotensi untuk bahan katoda pada generasi selanjutnya dari baterai litium karena ketersediaannya yang melimpah, low-cost dan ramah lingkungan. Sifat elektrokimia MnO2 sangat ditentukan struktur kristal dan morfologi oksidanya. MnO2 terdapat dalam beberapa bentuk polimorfik yaitu α-, β-, γ- dan δ-MnO2. Selama ini dari keempat bentuk polimorfik tersebut, α-

K-1

Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno / Pengembangan Material Li1+xMn2-xO4MnO2 dan β-MnO2 mendapat perhatian khusus sebagai bahan katoda untuk baterai litium karena adanya lorong 2x2 dalam kisi kristal α-MnO2 (Yang et al. 2008) yang dianggap dapat memfasilitasi akomodomasi dan transportasi untuk memasukkan ion litium.

Turunan dari MnO2 adalah Li1+xMn2-xO4. Senyawa ini dikenali karena memiliki rangka logam/oksigen dengan celah-celah tetrahedral berkesinambungan yang dapat dilewati ion litium. Kerangka Mn-O identik dengan fase λ-MnO2 dan terdiri dari susunan oktahedra yang ujung-ujungnya bertemu dan membentuk lorong MnO6 1x1 melalui struktur tegak lurus dalam tiga arah, yang ternyata lebih efektif dilewati ion litium dibandingkan α-MnO2 maupun β-MnO2

(Sarciaux, 1998; Komaba et al, 2000; Zheng et al, 2005; Cheng et al, 2005; Jiao and Bruce, 2007).

PEMBAHASANKebutuhan akan energi semakin meningkat seiring perkembangan teknologi dan

pertumbuhan jumlah penduduk. Untuk memenuhinya, banyak negara bersikap ekspansif memburu dan mengeksplorasi sumber-sumber minyak baru. Selain itu, banyak juga negara industri yang mengembangkan energi nuklir untuk mencukupi makin meningkatnya kebutuhan energi. Namun dapat dipastikan bahwa sumber energi fosil merupakan sumber daya yang terbatas dan tak dapat diperbarui, sedangkan energi nuklir yang dipandang sebagai jalan pintas untuk mengantisipasi makin menipisnya sumber energi fosil terbukti sangat beresiko sebagaimana terlihat dalam berbagai insiden: kasus Chernobyl (Uni Sovyet), kasus gempa dan tsunami di Miyagi (Jepang), serta kasus-kasus kebocoran reaktor nuklir di Eropa. Oleh karena itu, pengembangan sumber-sumber energi baru dan terbarukan menjadi mutlak diperlukan (Fergus, 2010).

Di antara sumber energi baru dan terbarukan yang telah banyak dikembangkan adalah baterai litium (Jeong, 2010). Pengembangan teknologi baterai yang paling pesat terutama diperuntukkan bagi baterai untuk kendaraan elektrik dan hal ini telah menjadi fondasi yang menentukan desain, karakteristik, kinerja, dan biaya dalam proses pengembangan teknologi otomotif. Pesatnya perkembangan di balik baterai litium telah memungkinkan adanya capaian yang dinamis sekaligus prospektif dalam kapasitas dan variasi kendaraan. Selain itu, pengembangan baterai litium semakin pesat didorong oleh peralatan elektronik yang statis menjadi portable. Pada masa pertumbuhannya ini, teknologi baterai litium telah mendominasi kalangan industri dan supplier berkat keunggulannya dalam hal daya volumetrik dan energinya.. Dapat diprediksi bahwa ke depan, baterai litium berpotensi memiliki nilai energi di atas 3.000W/kg dan menjadi solusi sistem energi yang ringan tetapi bertenaga.

Pada simposium terakhir (Ritchie and Howard, 2005), telah banyak diperkirakan akan digunakannya campuran oksida kobalt/nikel litium untuk menggantikan oksida litium kobalt sebagai bahan katoda standar untuk baterai litium. Penelitian aktif terus dilakukan, misalnya pada oksida kobalt/nikel/ mangan litium (Amine et al, 2004). Penggunaan oksida nikel/ kobalt /aluminium-litium sebagai bahan katoda baterai inlitium-ion untuk kendaraan listrik hibrid telah dilaporkan (Raman et al, 2004). Sebuah sistem terkait adalah layer Lix(MnNi)O2 dengan x>1. Spesies ini tidak mengalami deoksigenasi ketika diisi, sehingga memiliki resiko kebakaran dan risiko ledakan yang rendah, serta menghasilkan kapasitas sangat besar pada rentang 2,5 - 4,6 V. Output energi >1 Wh g-1, dengan potensi limit point elektrolit cairan ionik dan operasi >40oC untuk meningkatkan kinerja katoda baterai litium tetapi masih dibutuhkan riset yang lebih mendalam (Howard, 2004). Spinel terdoping Al multifase menawarkan kinerja tingkat tinggi yang belum pernah terjadi sebelumnya, sangat cocok untuk baterai kendaraan hibrida, tapi elektrolit non-asam masih dibutuhkan untuk siklus yang lebih panjang (Howard, 2003).

K-2

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012

A. Baterai Ion LitiumSusunan struktur dari baterai ion litium dapat dilihat di Gambar 1. Baterai ion lithium

terdiri atas anoda, separator, elektrolit, dan katoda. Pada katoda dan anoda umumnya terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian material aktif (tempat masuk-keluarnya ion litihum) dan bagian pengumpul elektron (collector current).

Proses penghasilan listrik pada baterai ion litium sebagai berikut: Jika anoda dan katoda dihubungkan, maka elektron mengalir dari anoda menuju katoda, bersamaan dengan itu listrik pun mengalir. Pada bagian dalam baterai, terjadi proses pelepasan ion litium pada anoda, kemudian ion tersebut berpindah menuju katoda melalui elektrolit. Pada katoda bilangan oksidasi kobalt berubah dari 4 menjadi 3 karena masuknya elektron dan ion litium dari anoda. Proses recharging atau pengisian ulang dari baterai lithium merupakan kebalikan dari proses ini.

Dari berbagai jenis logam, litium adalah logam yang sangat menjanjikan untuk menjadi anoda. Litium memiliki nilai potensial standar paling negatif yaitu -3.0 V, paling ringan dengan berat atom 6.94 g, sehingga bila dipakai untuk anoda dapat menghasilkan kapasitas energi yang tinggi (Armstrong, 2005).

Gambar 1. Struktur Baterai Ion Litium

(Chemistry Today 2009, 463, pg 21, dengan perubahan)

B. MnO2 dan turunannya (Li1+xMn2-xO4)Di antara logam transisi yang umum, mangan adalah salah satu yang memiliki struktur

kristal oksida, oksi-hidroksida dan hidroksida yang berbeda dalam jumlah terbesar. Untuk menjelaskan struktur mangan yang kompleks ini melibatkan dua faktor utama terkait dengan struktur elektronik ion Mnn+ (efek Jahn-Teller) dan terkait dengan banyaknya reaksi redoks yang terlibat dalam sistem Mn-O-H2O. Hal ini menimbulkan berbagai material dengan berbagai macam komposisi struktur dan valensi mangan (Bricker 1965). Mangan berada dalam bilangan oksidasi +2, +3, +4 +6 dan +7 dimana oksidasi yang paling stabil adalah antara 2 dan 4 (Li et al, 2010).

K-3

Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno / Pengembangan Material Li1+xMn2-xO4

Oksida MnO2

Meskipun memiliki jari-jari ionik kecil diperkirakan 0,53 Å (Shannon, 1976) untuk stabilitas situs tetrahedral, Mn4+ stabil pada fase oktahedral karena konfigurasi d3 elektronik (Sherman, 1984). Semua struktur oksida MnO2 dapat dijelaskan oleh penempatan yang berbeda dari situs oktahedral Mn4+ dalam jaringan atom oksigen. Cara termudah untuk menggambarkan struktur ini adalah dengan mempertimbangkan perakitan MnO6 oktahedral. Kita dapat mengklasifikasikan oksida-oksida MnO2 menjadi dua kategori utama sesuai dengan kriteria dalam kristalografi dan komposisi kimia yaitu dengan mengatur stoikiometrik oksida MnO2 dan dari bentuk lorongnya.

Stoikiometri dalam Fase MnO2

a. β-Mn02 (pyrolusite, Polianite)

β-MnO2 adalah bentuk MnO2 terpadat dan paling stabil. β-MnO2 mengkristal dalam bentuk tetragonal (a = 4,3983 Å dan c=2,873 Å) dengan Z = 2 dan grup ruang P42/mnm (Baur 1976). Struktur kristal β-MnO2 bertipe rutil. MnO6 oktahedral tepi membentuk rantai tunggal yang tak terhingga dan sejajar dengan sumbu c. Masing-masing saluran ini terhubung dengan empat rantai oktahedral sekelilingnya untuk membentuk lorong 1x1. Struktur ini dapat dijelaskan oleh susunan heksagonal oksigen yang rapat menjadi oktahedral yang sedikit terdistorsi di mana satu dari dua situs itu ditempati oleh Mn4 +.

Gambar 2. Struktur β-MnO2

b. R-Mn02 (Ramsdellite)

Struktur dari diaspora (α-AIOOH). Hal ini dijelaskan oleh perakitan rantai ganda oktahedral di mana ketiga ujung oktahedral berikatan dengan oktahedral sekelilingnya. Rantai ganda ini berorientasi di sepanjang sumbu c dihubungkan oleh puncak-puncak yang memisahkan lorong 2x1.

K-4

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012

Gambar 3. Struktur ideal R-MnO2 ramsdellite

c. γ-Mn02 (Nsutite)

Struktur fase γ-Mn02 dilintasi oleh lorong yang tak terbatas 2x1 dan 1x1 sepanjang sumbu c. Rumus kimia umum untuk γ-Mn02 adalah (Mn4 +

1- x-yMn3 + y) O2-4x-y (OH) 4x + y (Ruetschi ,1984).

d. λ-MnO2

Oksida ini berstruktur spinel. Struktur ini mengkristal dalam kubik (Fd3m) dengan parame-ter kisi a = 8,029 Å dan Z = 16. Struktur ini diturunkan secara langsung dari struktur spinel dari Li1+xMn2-xO4 yang terdiri dari suatu susunan oktahedral membentuk lorong 1x1 sepanjang ke tiga arah kristalografi [110] sejenis

Gambar 4. Struktur λ-MnO2

K-5

Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno / Pengembangan Material Li1+xMn2-xO4Sistem Li1+xMn2-xO4

Aspek Struktur dan Elektrokimia Li 1+xMn2-xO4

Jaringan stabilitas AB2O4 spinel berhubungan dengan penyisipan litium telah dibuktikan secara eksperimental pada tahun 1990-an antara lain, Fe3O4, Mn3O4 dan LiMn2O4 (Thackeray et al. 1983). Fase LiMn2O4 ini ditandai dengan oksigen logam / skeletal, yang dikenakan jaringan terus menerus dari celah tetrahedral yang dapat diakses ion litium. Rangka Mn-O ini identik dengan fase λ-MnO2 dan terdiri dari suatu susunan oktahedral yang ujung-ujungnya membentuk lorong MnO6

1x1 melalui struktur dalam tiga arah tegak lurus.

Gambar 5. Struktur fase spinel LiMn2O4

Atom oksigen menempati posisi ke-32 kristalografi untuk membentuk kisi kubik rapat di mana ion Mn3+/Mn4+ dan Li+ masing-masing adalah situs oktahedral 16d dan tetrahedral 8a (Gambar 5). Dalam konfigurasi ini, tetrahedral LiO4 mengalami pertukaran masing-masing sisi mereka dengan situs oktahedral kosong 16c. Distribusi kationik dalam jaringan merupakan Litet.[Mn2]oct.O4.

Ketika bahan ini digunakan sebagai katoda baterai litium, ion litium dapat dengan mudah diekstrak dalam strukturnya selama pengisian, kemudian akan dimasukkan kembali selama pelepasan. Tetapi penurunan signifikan atas kemampuan bahan ini dapat terjadi bila dipakai berulang-ulang. Beberapa penyebab telah dikemukakan untuk menjelaskan fenomena ini:

Efek oksidasitor kuat dari fase λ-MnO2 terkait dengan elektrolit

Adanya disproporsionasi Mn3+ menjadi Mn4+ dan Mn2+

Modifikasi struktural yang disebabkan ion Mn3+ (efek Jahn-Teller)

Substitusi situs mangan 16d oleh unsur dengan valensi lebih rendah seperti litium akan dapat meminimalkan efek ini serta dapat meningkatkan kinerja dan cycling lebih baik (Tarascon et al. 1991, Gummow et al. 1994). Hal ini menyebabkan excess bahan litium dari formula umum Litet.

[Mn2-xLix]oct.O4. Tingkat rata-rata oksidasi mangan dalam Li tet.[Mn2-xLix]oct.O4 ini lebih besar dari 3,50 yang berimplikasi bahwa hanya sebagian dari litium dapat diekstraksi secara elektrokimia. Akibatnya, ekstraksi ion Li+ dalam struktur dikompensasi dengan oksidasi ion Mn3+ dalam Mn4+.

K-6

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012

Jumlah ion Mn3+ yang dapat disediakan adalah sebanyak kapasitas intrinsik dari bahan tersebut. Oleh karena itu, ada hubungan antara kapasitas dan maintenance bahan selama penggunaan dalam jangka panjang. Fase Li1+x.Mn2-xO4 ini membentuk larutan padat antara LiMn2O4 (x=0) dan Li4Mn5O12 (x=1/3) yang diwakili oleh segmen dalam diagram fase λ-MnO2 - MnO - Li2MnO3

(Gambar 7) yang diambil dari diagram Li-Mn-O (Gambar 6). Pada diagram λ-MnO2 - MnO - Li2MnO3, reaksi interkalasi litium ditunjukkan dengan garis putus-putus. Segmen Mn3O4– Li4Mn5O12 bersesuaian dengan fase spinel stoikiometri sekaligus membentuk batas antara dua bidang interkalasi potensial (3 Volt dan 4 Volt) masing-masing sehubungan dengan penyisipan di situs oktahedral dan tetrahedral (Larcher, 1997).

Gambar 6. Diagram fase Li-Mn-O (menurut Thackeray et al. 1996)

Gambar 7. Diagram fase λ-MnO2 - MnO - Li2MnO3

(menurut Thackeray et al. 1996)

K-7

Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno / Pengembangan Material Li1+xMn2-xO4C.  Sintesis dan karakterisasi Li1+xMn2-xO4

Sintesis senyawa Li1+xMn2-xO4 dipengaruhi oleh berbagai hal seperti jenis prekursor, metode sintesis, temperatur kalsinasi, lama (waktu kalsinasi), komposisi mol antara prekursor dan bahan pengendap. Jenis prekursor yang baik akan mempengaruhi hasil kristal yang terbentuk (Bach, 2005). Metode yang digunakan bertujuan untuk mendapatkan senyawa Li1+xMn2-xO4 dengan fase geometri yang paling stabil sehingga dapat diaplikasikan sebagai bahan baterai yang dapat digunakan sumber energi alternatif di masa depan. Untuk mendapatkan kristal murni Li1+xMn2-xO4

dilakukan kalsinasi pada temperatur tertentu sehingga ada perbedaan struktur kristal Li1+xMn2-xO4

yang terbentuk. Lama (waktu) kalsinasi juga mempengaruhi kristal yang terbentuk. Dalam stoikiometri, komposisi mol antara prekursor merupakan hal yang penting yang harus diperhatikan karena akan mempengaruhi hasil sintesis.

Senyawa MnO2 diketahui berubah-ubah fase geometrinya berdasarkan temperatur. Tindakan kalsinasi terhadap senyawa Li1+xMn2-xO4 dalam matriks polimer diharapkan dapat mempertahankan fase spinel hingga saat senyawa ini kembali berada dalam temperatur kamar, fase geometrinya tidak tertransforasi oleh pengaruh temperature. Variasi temperatur kalsinasi pada 400oC, 500oC, 600oC, 700oC, 800oC, dan 900oC diharapkan dapat digunakan untuk memtukan senyawa nanokristalin Li1+xMn2-xO4 yang mempunyai kemurnian dan kristalinitas yang paling tinggi.

Sintesis dan karakterisasi Li1+xMn2-xO4 dapat dilakukan dengan metode pengendapan matriks polimer yang dapat dilakukan dengan atau tanpa menggunakan basa (Lakshmi et al, 1997 ; Larcher, 1997). Fase spinel Li1+xMn2-xO4 penting untuk distabilisasi guna mempertahankan konduktivitas oksigennya. Sebenarnya ada beberapa metode untuk mempertahankan fase spinelnya, antara lain dengan metode sol-gel, metode kondensasi gas, maupun metode pirolisis semprot. Akan tetapi berbagai metode dan proses yang diketahui tersebut memiliki berbagai kekurangan, antara lain mahal sehingga tidak aplikatif secara komersial (Yang, 2008).

Metode pengendapan matriks polimer dengan basa dapat dilakukan dengan teknik refluks, yang didasarkan pada kesetimbangan uap cair, di mana titik didih zat cair berada dalam waktu lama cukup efektif oleh karena pengumpulan suhu campuran reaksi. Keuntungan teknik ini adalah bahwa proses dapat ditinggalkan untuk jangka waktu yang lama tanpa perlu menambahkan lebih banyak pelarut sehingga dapat menghemat penggunaan pelarut karena pelarut yang menguap akan terkondensasi kembali (Ropp, 1983). Teknik refluks banyak digunakan digunakan untuk menghasilkan kristal tunggal dengan keuntungan temperatur dan tekanan dapat dikontrol, sehingga struktur dan morfologi nanotube dapat direkayasa.

Polimer yang dipergunakan adalah polietilen glikol, gliserol, 1,2 propanadiol, 1,3 propanadiol, 2,3 butandiol, dan 1,4 butandiol. Pada metode pembentukan matriks polimer ini, partikel dari senyawa Li1+xMn2-xO4 didispersikan secara merata pada lapisan-lapisan matriks sehingga ukuran pori-pori, lorong antar partikel yang tersusun menjadi homogen. Senyawa polimer dipilih karena disamping senyawa ini cukup murah, jumlah yang relatif sedikit (±10 ml) sudah cukup untuk membentuk matriks yang dapat mendispersikan atom oksigen dalam partikel Li1+xMn2-

xO4 secara lebih teratur. Sintesis Li1+xMn2-xO4 juga dapat dilakukan dengan metode hidrotermal (Wang and Li,

2001). Metode ini ideal untuk sintesis nanopartikel karena kristal yang dihasilkan mempunyai tingkat kemurnian tinggi, stoikiometri dapat dikontrol, ukuran partikel dapat dibatasi, morfologi terkontrol, seragam, kristalinitas tinggi (Eriksson, 2001). Sintesis Li1+xMn2-xO4 dengan metode hidrotermal biasanya dilakukan di dalam autoclaves tipe Morey. Kelebihan dari alat ini adalah menggunakan teflon sebagai reaktor. Kondisi sintesis dapat dilakukan pada rentang temperatur di

K-8

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012

bawah 200oC dan tekanan di bawah 100 bar ( T=< 200oC, P < 100 bar). Kondisi tekanan dan temperatur demikian dapat dicapai dengan penggunaan autoclaves berdinding teflon. Penggunaan teflon membantu untuk mengoptimalkan kemurnian dan homogenitas Li1+xMn2-xO4 nanopartikel. Meskipun dengan menggunakan temperatur yang rendah sekalipun yaitu 150oC, sudah cukup untuk mendapatkan Li1+xMn2-xO4 dengan kristalinitas tinggi dan ukuran partikel yang seragam tentunya dengan melalui media hidrotermal yang benar.

Karakterisasi Li1+xMn2-xO4 hasil sintesis dapat dianalisis dengan FTIR, SEM dan XRD. Penentuan struktur kristal menggunakan difraksi powder sangat menarik bagi para ilmuwan karena berpotensi besar untuk meningkatkan desain, sintesis, dan karakterisasi dari material nano dan bioteknologi. Dalam analisis kimia, difraksi sinar-X dapat digunakan untuk mengidentifikasi zat padat yang belum diketahui, penentuan kemurnian suatu kristal dan lain sebagainya. Struktur kristal akan lebih mudah ditentukan dengan metode difraksi sinar-X. Aplikasi sinar-X adalah khas untuk masing-masing kristal, sehingga zat padat dapat ditentukan secara efektif dengan membandingkan pola difraksi standar. Pola difraksi standar yang umumnya dikenal adalah JCPDS file (Join Committee on Powder Diffraction Standard) atau ASTM file (American Society for Testing Materials) yang mencakup 35.000 tipe kristal dan selalu meningkat rata-rata 2.000 tiap tahun (Larcher, 1997).

Sementara itu, untuk karakterisasi struktur mikro dilakukan secara ab initio yaitu optimasi secara struktur secara komputerisasi, untuk sistem-sistem yang besar yang mengandung beribu-ribu atom (Zejian et al, 2006).

KESIMPULANMangan dioksida (MnO2) dan turunannya Li1+xMn2-xO4 merupakan bahan baterai yang

banyak dipergunakan sebagai bahan katoda untuk baterai primer dan baterai litium yang rechargeable Hal ini karena MnO2 dianggap paling berpotensi untuk bahan katoda karena ketersediaannya yang melimpah, low-cost dan ramah lingkungan. Sifat elektrokimia MnO2 sangat ditentukan struktur kristal dan morfologi oksidanya. Sintesis senyawa Li1+xMn2-xO4 dipengaruhi oleh berbagai hal seperti jenis prekursor, metode sintesis, temperatur kalsinasi, lama (waktu kalsinasi), komposisi mol antara prekursor dan bahan pengendap. Karakterisasi Li1+xMn2-xO4 hasil sintesis dapat dianalisis dengan FTIR, SEM dan XRD. Untuk karakterisasi struktur mikro dilakukan secara ab initio yaitu optimasi secara struktur secara komputerisasi, untuk sistem-sistem yang besar yang mengandung beribu-ribu atom

DAFTAR PUSTAKA

Armstrong, A.R. and Bruce, P.G. (1996) Synthesis of Layered LiMnO2 as an Electrode for Rechargeable Lithium Batteries. Nature, 351, 499-500, doi: 10.1038/381499a0

Armstrong, A.R., Armstrong., G., Canales, J., dan Bruce, P.G. (2005). TiO2-B Nanowires as Nega-tive Electrodes for Rechargeable Lithium Batteries. Journal of Power Sources 146, 501-506

Bach., S., Pereira-Ramos, J.P., and Baffiert, N. (1995). Synthesis and Characterization of Lamellar MnO2 Obtained from Thermal Decomposition of NaMnO4 for Rechargeable Lithium Cells. Journal of Solid State Chemistry, 120, 70-73

Bricker O., (1965), The American Mineralogist, pp. 1296

K-9

Dyah Purwaningsih dan Hari Sutrisno / Pengembangan Material Li1+xMn2-xO4Cheng, F., Zhao, J., Song, W., Li, C., Ma, H., Chen, J., and Shen, P. (2006) Facile Controlled

Synthesis of MnO2 Nanostructures of Novel Shapes and Their Application in Batteries. Inorganic Chemistry Journal, Vol. 45, No.5

David, W.I.F., Shankland, K., Mc Cusker,I.K., Baerlocher, C.H., (2002). Structure Determination from Powder Diffraction Data. International Union of Crystallography, Oxford Science Publication

Eriksson, T., (2001). LiMn2O4 as a Li-Ion Batteray Cathode, From Bulk to Electrolyte Interface. Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology. p.

Gummow R.J., de Kock A., and Thackeray M.M., (1994). Solid State Ionics, pp. 59

H.S Jeong et al.(2010), in press, J. Power Source  doi:10.1016/j.jpowsour.2009.10.085

Jiao, F and Bruce, P.G. (2007). Mesoporous Crystalline β-MnO2- a Reversible Positive Electrode for Rechargeable Lithium Batteries., Adv. Mater, 19, 657-660

J. W Fergus. (2010) J. Power Source  in press, doi:10.1016/j.jpowsour.2010.01.076

J. W Fergus, J. Power source 195 (2010) 939-954.

K. Amine, I. Belharouak, J. Liu, S.-H. Kang, A. Kahaian, D. Vissers, G. Henrikson. (2004) Advanced cathode materials for high power applications. Abstract 51, IMLB12 Meeting, 2004

Komaba, S., Kumagai, N., Chiba., S. (2000). Synthesis of Layered MnO2 by Calcination of KMnO4

for Rechargeable Lithium Batterai Cathode. Electrochimica Acta, 46, 31-37

Lakshmi, B.B., Patrissi, C.J., dan Martin, C.R. (1997). Sol-Gel Template Synthesis of Semiconduc-tor Oxide Micro- and Nanostructures. Chem. Mater., 9, 2544-2550

Larcher, D. (1997). Nouvelles voles de synthese et caracterisation de materiaux d’electrodes posi -tives pour accumulateurs au lithium, These de Doctorat, L’Universite de Picardie Jules Verne, Perancis

Li,P., Nan, C.,Wei, Z., Lu, J., Peng, Q dan Li, Y. (2010). Mn3O4 Nanocrystals: Facile Synthesis, Controlled Assembly, and Application. Chem. Matter. 22., 4232-4236

N. Raman, G. Chagnon, S. Hafner, K. Nechev, A. Romero, M. Saft, Development of High Power Li-Ion Battery Technology for Hybrid Electric Vehicle (HEV) Applications,. (2004) in:Proceedings of the 41st Power Sources Conference, pp. 435–437.

R.C. Ropp. 2003. Solid State Chemistry. Netherlands: Elsevier.

Ritchie, A and Howard, W. (2005). Recent Development and Likely Advances in Lithium-ion Bat-teries. Journal of Power Sources 162 (2006) 809–812

Ruetschi, P., (1984). J. Electrochemical Soc. Pp. 2737

Sarciaux. (1998) Les composes MnO2 γet LixMnO2 γ: influence des parameters structuraux et physic-chimiques sur l’insertion electrochimique du lithium. These de Doctorat. Universite de Nantes, Perancis

Shanon, R.D. (1976). Acta Cryst., pp. 751

K-10

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 2 Juni 2012

Sherman, D.M., (1984). The American Mineralogist, pp. 788

S.G. Stewart et al, J. Electrochem. Soc. 155 (9) (2008) A664–A671.

Tarascon, J.M., Coowar F., Amatucci G.G., Shokoohi F., and Guyomard D., (1994). J. Power Sources, pp. 1421

Thackeray, M.M., David W.I.F., Bruce P.G., and Goodenough J.B., (1983) Mat. Res. Bull., pp. 461

Thackeray, M.M., Rossouw, M.H., Gummow, R.J., Liles, D.C., Pearce K., de Kock A., David W.I.F., and Hull S., (1993), Electrochimica Acta, pp. 1259

Thackeray, M.M., Mansuetto, M.F., Dees D.W., dan Vissers, D.R., Mat.Res.Bull., (1996), pp.133

Wang, X., Li, Y. (2002). Selected-Control Hydrothermal Synthesis of α- and β-MnO2 Single Crystal Nanowires. J. Am.Chem.Soc. Vol. 124, No. 12, 2880-2881

W.F. Howard Jr., S.W. Sheargold, P.M. Story, R.L. Peterson. (2003) Stabilized Spinel Battery Cathode Material and Methods. U.S. Patent 6,558,844.

W.F. Howard Jr. (2004). Next-generation chemicals for lithium rechargeable batteries. Adv. Battery Technol. 40, 18–23.

Yang, Y., Xiao L., Zhao Y., dan Wang F. (2008). Hydrothermal Synthesis and Electrochemical Characterization of α-MnO2 Nanorods as Cathode Material for Lithium Batteries. Int. J. Electrochem. Sci., 3, 67 – 74

Zejian Liu, Qi, Z., dan Qin, L., (2006). Reduction in the Electronic Band Gap of Titanium Oxide Nanotubes. Solid State Communications., 141,. Pp. 168-171

Zheng, D., Sun, S., Fan, W., Yu, H., Fan, C., Cao, G., Yin, Z., and Song, X. (2005). One Step Preparation of Single-Crystalline β-MnO2 Nanotubes. J. Phys. Chem.B, 109, 16439-16443

K-11