Abstract:
Hard carbon merupakan karbon non-graphitizable yang banyak digunakan sebagai
anoda untuk sodium ion batteries (SIBs). Struktur hard carbon tidak berubah menjadi grafit
meskipun pada temperatur tinggi. Sintesis hard carbon dapat dilakukan melalui proses
hydrothermal carbonization (HTC) dan kemudian diaktivasi dengan heat treatment
temperature (HTT). Prekursor karbon yang digunakan pada penelitian ini berupa pati sagu.
Pati sagu masih belum banyak diteliti lebih lanjut oleh peneliti lain mengenai
pemanfaatannya sebagai hard carbon untuk SIBs. Tujuan dari penelitian ini untuk
melakukan sintesis hard carbon yang dapat diaplikasikan untuk SIBs, mengetahui
karakteristik hard carbon yang dihasilkan (morfologi, distribusi ukuran partikel, struktur
material, dan jarak interlayer) dari proses HTC dan HTT, serta mengetahui pengaruh variasi
katalis pada HTC terhadap pembentukan hard carbon.
Penelitian ini memiliki dua tahap percobaan untuk melakukan sintesis hard carbon,
yaitu HTC dan HTT. Proses HTC dilakukan karena prosesnya yang ramah lingkungan,
produk yang dihasilkan bersifat non-toxic, prekursor yang digunakan harganya murah dan
terbarukan. Pada penelitian ini terdapat variasi katalis yang digunakan pada HTC (200°C,
24 jam) di dalam autoclave untuk menghasilkan hard carbon yang paling optimum yaitu
KOH, H2SO4, dan tanpa katalis. Aktivasi hard carbon melalui HTT berlangsung pada
temperatur 900 °C selama 1 jam (holding time) di dalam furnace.
Produk yang dihasilkan berupa hard carbon yang dianalisis dengan gravimetri, SEM,
dan XRD. HTC dengan katalis basa menghasilkan perolehan massa hydrochar paling besar
dengan nilai sebesar 40 % massa hydrochar/massa pati sagu. Analisis SEM menunjukkan
hydrochar dan hard carbon berbentuk microsphere dan permukaan yang rata. Penggunaan
katalis asam dapat menghasilkan hydrochar dan hard carbon dengan diameter rata-rata
partikel paling kecil, distribusi ukuran paling seragam, dan jarak interlayer yang paling besar.
Hasil analisis XRD menunjukkan hard carbon dengan katalis asam memiliki jarak interlayer
sebesar 0,38895 nm, dimana nilai tersebut sudah memenuhi syarat sebagai material nongrafit
(> 0,3354 nm) dan cocok untuk insertion ion Na+ sebagai anoda SIBs.
