Pengembangan membran komposit elektrolit berbasis polietersulfon untuk baterai logam litium

Arofah, Rosyida Nofiana (2025) Pengembangan membran komposit elektrolit berbasis polietersulfon untuk baterai logam litium. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008231019-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Nanopartikel TiO2 amorf disintesis melalui metode sol-gel untuk mendapatkan suspensi yang terdispersi dengan baik. Pengaruh konsentrasi katalis, suhu hidrolisis, dan perlakuan filtrasi dikarakterisasi dengan DLS, SEM, FTIR, XRD, dan Raman spektroskopi. Kondisi preparasi menggunakan HCl 28% pada hidrolisis suhu ruang yang disertai filtrasi setelah sintesis menunjukkan ukuran nanopartikel terdispersi optimum dengan distribusi yang kecil. TiO2-sol dengan berbagai konsentrasi ditambahkan ke dalam membran PES yang dibuat melaluimetode non-solvent induced phase separation (NIPS). Pengaruh penambahan TiO2terhadap sifat dan morfologi membran dinilai menggunakan SEM, pengukuran WCA, pengujian mekanis, EDS, FTIR, XRD, TGA, dan DSC. Membran yang difabrikasi menunjukkan struktur bi-kontinu homogen dengan sifat amorf dan dispersi TiO2 yang seragam. Penambahan TiO2 meningkatkan hidrofilisitas membran, kekuatan mekanis, dan stabilitas termal. Namun, kandungan TiO2 yang berlebihan menyebabkan agregasi nanopartikel, mengganggu struktur pori, dan menurunkan kinerja. Membran dengan sifat yang ditingkatkan diproses lebih lanjut menjadi elektrolit padat berbasis komposit polimer untuk baterai logam litium, dan dievaluasi secara morfologi, konduktivitas ionik, dan angka transferensi ion litium. Penambahan TiO2-sol optimal sebesar 4 wt.% menghasilkan konduktivitas ionik tertinggi, yaitu 1,24E-03 S/cm pada suhu 25 ℃ dan angka transferensi ion litium sebesar 0,5237.
===============================================================================================================================
Amorphous TiO2 nanoparticles were synthesized via a sol-gel method to obtain well-dispersed suspensions. The effects of catalyst concentration, hydrolysis temperature, and filtration treatment were characterized by DLS, SEM, FTIR, XRD, and Raman spectroscopy. Preparation condition employing HCl 28% under room temperature hydrolysis coupled with filtration after synthesis demonstrated optimum dispersed nanoparticle size with narrow distribution. TiO2-sol with varying contents was incorporated into PES membranes fabricated through non- solvent induced phase separation (NIPS). The influence of TiO2 addition on membrane properties and morphologies was assessed using SEM, WCA measurements, mechanical testing, EDS, FTIR, XRD, TGA, and DSC. Fabricated membranes exhibit homogeneous bi-continuous structure with amorphous nature and uniform TiO2 dispersion. Incorporation of TiO2 improved membrane hydrophilicity, mechanical strength, and thermal stability. However, excessive TiO2 content led to nanoparticle aggregation, disrupting pore structures and diminishing performance. Membranes with enhanced properties were further processed into composite solid polymer electrolytes (CSPEs) for lithium metal batteries, and evaluated for morphology, ionic conductivity, and lithium-ion transference number. An optimal TiO2-sol loading of 4 wt.% yielded the highest ionic conductivity of 1.24E-03 S/cm at 25 ℃ and a lithium-ion transference number of 0.5237.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	baterai logam litium, elektrolit padat berbasis komposit polimer, membran, polietersulfon, TiO2-sol
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) T Technology > TP Chemical technology T Technology > TP Chemical technology > TP1140 Polymers T Technology > TP Chemical technology > TP159.M4 Membranes (Technology)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Rosyida Nofiana Arofah
Date Deposited:	05 Aug 2025 09:37
Last Modified:	05 Aug 2025 09:37
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/125765

Actions (login required)

View Item