Abstract:
Baterai litium sulfur (Li-S) merupakan baterai masa depan yang memiliki kepadatan
daya dan kepadatan energi yang tinggi untuk menggantikan baterai litium ion yang saat ini
digunakan dalam sistem penyimpanan energi. Baterai ini menggunakan sulfur sebagai
katoda. Namun, sulfur membutuhkan struktur kerangka untuk meningkatkan konduktivitas
dan meminimalkan efek ekspansi volume selama proses charging dan discharging.
Kerangka ini berupa karbon aktif yang dapat disintesis dari biomassa berlignoselulosa tinggi
seperti jerami padi. Penelitian ini terfokus pada pemanfaatan karbon aktif sebagai kerangka
difusi sulfur pada katoda baterai litium sulfur. Tujuan dari penelitian ini adalah
menghasilkan karbon aktif dengan luas permukaan dan porositas tinggi yang dilakukan
komposit karbon sulfur sehingga berguna sebagai katoda baterai litium sulfur.
Penelitian ini dilakukan sintesis karbon aktif dari jerami padi dengan karbonisasi
hidrotermal dalam autoklaf teflon pada temperatur 200 °C selama 24 jam dan dilanjutkan
aktivasi kimia menggunakan KOH dan H3PO4 dengan memvariasikan rasio massa
hydrochar dengan zat pengaktif (1:2 dan 1:4) yang dipanaskan pada temperatur 900 °C
selama 1 jam. Karbon aktif yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan metode SEM/EDX
untuk karakterisasi morfologi dan komposisi atomik serta XRD untuk karakterisasi struktur
kristal. Karbon aktif kemudian dilakukan sintesis komposit karbon sulfur dengan metode
melt-diffusion pada temperatur 155 °C selama 3 jam. Hasil sintesis komposit karbon sulfur
juga dikarakterisasi lebih lanjut untuk digunakan sebagai katoda dalam baterai litium sulfur.
Peningkatan rasio impregnasi zat pengaktif KOH menghasilkan perolehan massa
yang lebih kecil dan morfologi karbon aktif yang lebih berpori dengan pelebaran pada
permukaannya. Akan tetapi, peningkatan rasio impregnasi zat pengaktif H3PO4 tidak
memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perolehan massa karbon aktif, namun
menghasilkan morfologi yang lebih berpori. Penggunaan zat pengaktif KOH menghasilkan
perolehan massa yang lebih rendah dan morfologi yang lebih berpori dibandingkan
penggunaan zat pengaktif H3PO4. Profil XRD terhadap keempat karbon aktif yang
dihasilkan menunjukkan struktur amorf yang ditandai dengan puncak lebar pada 2θ 24° dan
43°. Komposit karbon sulfur yang dilakukan pada karbon aktif HAC-K4 menghasilkan
struktur kristalin yang ditunjukkan oleh puncak-puncak tajam yang menyerupai sulfur pada
profil XRD.
