Abstract:
Baterai litium merupakan inovasi yang paling sukses dalam teknologi
penyimpan energi elektrokimia selama 30 tahun terakhir, akan tetapi semakin banyak
nya permintaan pasar yang semakin meningkat mengakibatkan jumlah logam litium
semakin berkurang. Dewasa ini, sodium ion batteries (SIB) telah menjadi salah satu
alternatif yang menjanjikan sebagai pengganti baterai litium dengan hard carbon
sebagai anodanya. Hard carbon merupakan material karbon yang tidak dapat berubah
menjadi graphite meskipun dipanaskan hingga temperatur 30000C atau disebut juga
non-graphitizable carbon. Pada penelitian ini, dilakukan sintesis hard carbon dari pati
ganyong yang telah ditambahkan senyawa urea sehingga diperoleh N-doped hard
carbon.Selanjutnya, juga diteliti pengaruh massa urea dan metode doping yang
digunakan terhadap karakteristik doped hard carbon yang diperoleh.
Penelitian ini terdiri dari 3 tahap, yaitu pretreatment, tahap sintesis hard carbon
dan tahap karakterisasi. Pada tahap pretreatment, pati akan dicampurkan larutan urea
dengan dua metode yaitu tanpa pengadukan dan dengan pengadukan selama 24 jam.
Selanjutnya, pada tahap sintesis dilakukan 2 proses yaitu karbonisasi hidrotermal dan
pirolisis. Karbonisasi hidrotermal dilaksanakan dalam autoklaf pada temperatur 200oC
selama 24 jam sehingga diperoleh hydrochar. Hydrochar kemudian di pirolisis dengan
furnance pada temperatur 900 oC selama 1 jam sambil dialirkan gas nitrogen.
Selanjutnya, tahap karakterisasi dilakukan dengan analisis Scanning Electron
Microscopy (SEM) dengan Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) dan X-ray
Diffraction (XRD) untuk mengetahui karakteristik N-doped hard carbon yang
diperoleh.
Berdasarkan hasil analisis dari produk N-doped hard carbon menunjukkan
bahwa sampel dengan massa urea yang lebih banyak mendapatkan perolehan yang lebih
kecil. Dari analisis SEM, diperoleh produk yang tersusun secara acak dan berbentuk
kasar karena ada nya defect dari senyawa nitrogen. Selanjutnya, dari analisis EDS
diketahui bahwa produk mengandung senyawa nitrogen dengan kandungan sekitar
1,27% hingga 3,67%. Dimana pati yang dicampurkan urea sebanyak 20% berat tanpa
pengadukan yang memiliki kandungan nitrogen paling besar. Dari analisis XRD
menunujukkan bahwa produk N-doped hard carbon yang didapatkan memiliki sifat
amorf dan memiliki jarak interlayer sekitar 0,348 – 0,449 nm. Hal ini dapat
mengidentifikasi bahwa material N-doped hard carbon yang didapatkan dapat di
interkalasi oleh ion Na+ sehingga cocok digunakan untuk material anoda baterai sodium.