Studi Pengaruh Variasi State of Charge (SoC) terhadap Resistansi Elektroda dan Difusi Hidrogen Baterai Ni-MH dengan Pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)

Dzikriansyah, Farhan (2024) Studi Pengaruh Variasi State of Charge (SoC) terhadap Resistansi Elektroda dan Difusi Hidrogen Baterai Ni-MH dengan Pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201019-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (8MB) | Request a copy

Abstract

Penggunaan baterai Ni-MH terus mengalami peningkatan setiap tahun dan diperkirakan pada tahun 2023 hingga tahun 2028 proyeksi pertumbuhan penggunaan mencapai 3,1%. Meskipun terdapat peningkatan dalam penggunaan, penelitian terhadap baterai Ni-MH terutama tipe AA, masih terbatas. Oleh karena itu, dibutuhkan penelitian mengenai baterai Ni-MH agar dapat memahami performanya dengan lebih baik.
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh variasi SoC 0%, 20%, 50%, 80%, dan 100% terhadap resistansi baterai Ni-MH tipe A2B7 dan AB5. Metode analisa dalam penelitian ini diawali dengan pengujian Chrono Potentiometry untuk mencari kapasitas aktual pada setiap tingkat SoC. Lalu, dilakukan pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy untuk mengetahui nilai resistansi dari baterai. Setelah itu, metal hydride diuji Scanning Electron Microscope dan X-Ray Diffraction untuk mengetahui perubahan ukuran butir dan crystallite metal hydride terhadap variasi SoC.
Hasil fitting EIS menunjukkan nilai resistansi yang berbeda dari kedua baterai dengan variasi SoC. Pada baterai A2B7 didapatkan nilai Resistansi Charge Transfer (R2), Resistansi Alloy Partikel (R3) dan Warburg (W) yang lebih kecil dibandingkan baterai AB5. Pada kedua baterai diperoleh penurunan nilai R2 dan W seiring dengan peningkatan SoC. Berbeda dengan nilai R2, didapatkan nilai R3 yang bervariasi seiring dengan meningkatnya SoC. Nilai R2 yang rendah pada SoC yang lebih tinggi mengindikasikan bahwa pergerakan elektron dan OH- menjadi lebih mudah bergerak. Penurunan nilai Warburg menunjukkan peningkatan efisiensi difusi hidrogen pada SoC lebih tinggi. Difusi yang lebih baik pada SoC 100 % memungkinkan baterai untuk menyimpan dan melepaskan hidrogen lebih baik, sehingga kinerja baterai lebih optimal. Hal ini diperkuat dengan hasil pengujian SEM dan XRD yang menunjukkan bahwa pada saat SoC 100% ukuran partikel elektroda negatif lebih kecil dan ukuran crystallite lebih besar. Hal ini mengindikasikan bahwa hidrogen banyak tersimpan sehingga kapasitas yang dimiliki juga lebih besar.
========================================================================================================================
The use of Ni-MH batteries has been steadily increasing each year, with projected growth in usage expected to reach 3.1% from 2023 to 2028. Despite the increase in usage, research on Ni-MH batteries, especially the AA type, remains limited. Therefore, research is needed to better understand the performance of Ni-MH batteries.The objective of this study is to determine the effect of varying states of charge (SoC) at 0%, 20%, 50%, 80%, and 100% on the resistance of A2B7 and AB5 type Ni-MH batteries.
The analysis method in this study begins with Chrono Potentiometry testing to determine the actual capacity at each SoC level. Electrochemical Impedance Spectroscopy is then conducted to measure the resistance of the batteries. Following this, metal hydride is tested using Scanning Electron Microscope (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) to observe changes in grain size and metal hydride crystallite with varying SoC.
The Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) fitting results show different resistance values for the two batteries with varying SoC. The A2B7 battery exhibited lower Charge Transfer Resistance (R2), Alloy Particle Resistance (R3), and Warburg impedance (W) compared to the AB5 battery. In both batteries, there was a decrease in R2 and W values as SoC increased. Unlike R2, the R3 value varied as SoC increased. A lower R2 value at higher SoC indicates that the movement of electrons and OH- ions becomes easier. The decrease in Warburg impedance suggests increased hydrogen diffusion efficiency at higher SoC. Better diffusion at 100% SoC allows the battery to store and release hydrogen more effectively, resulting in optimal battery performance. This is supported by SEM and XRD testing results, which show that at 100% SoC, the negative electrode particle size is smaller, and the crystallite size is larger. This indicates that more hydrogen is stored, leading to greater capacity

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Chrono Potentiometry, Electrochemical Impedance Spectroscopy, Ni-MH, State of Charge, Chrono Potentiometry, Electrochemical Impedance Spectroscopy, Ni-MH, State of Charge
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Farhan Dzikriansyah
Date Deposited:	08 Aug 2024 08:48
Last Modified:	25 Sep 2024 02:50
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/113724

Actions (login required)

View Item