Studi Pengaruh Doping Zr Terhadap Struktur Material Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 Sebagai Katoda Pada Baterai Ion Litium

Apriyani, Eka (2022) Studi Pengaruh Doping Zr Terhadap Struktur Material Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 Sebagai Katoda Pada Baterai Ion Litium. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111840000001-Undregraduate_thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 (NCM811) merupakan material katoda yang menjanjikan untuk baterai ion litium dengan daya kapasitas tinggi, tetapi ketidakstabilan struktural menghalangi komersialisasinya. Doping unsur memainkan peran penting dalam menstabilkan struktur. Material katoda Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xZrxO2 ( x = 0, 0,005, 0,01, 0,015, dan 0,02) berhasil disintesis menggunkan metode kopresipitasi hidroksida. Sifat struktural dari material katoda ini dipelajari dengan karakterisasi XRD, SEM-EDX, PSA, dan FTIR. Hasil XRD menunjukkan bahwa doping Zr terlarut dalam struktur kristal utama NCM811 dan bermanfaat untuk meningkatkan stabilitas strukturnya, ditandai dengan tidak ada perubahan struktur fase yang terbentuk. Fase utama yang terbentuk memiliki struktur berlapis heksagonal dengan grup ruang R-3M dan terdapat pembentukan fase sekunder struktur kubik, grup ruang FD-3M. Persentase struktur heksagonal, parameter kisi c, volume sel satuan dan ukuran kristal pada sampel dengan variasi x = 0, secara berturut-turut memiliki nilai 73,99%, 7,2276 , 54,6873 3, dan 25,2759 nm, sedangkan sampel dengan variasi x = 0,015 memiliki nilai 87,57%, 7,2490 , 54,8206 3, dan 26,4510 nm. Hal ini menunjukkan bahwa doping Zr meningkatkan persentase pembentukan struktur heksagonal, parameter kisi c, volume sel satuan, dan ukuran kristal. Gambar SEM pada semua sampel menunjukkan morfologi yang hampir bulat serta doping Zr menyebabkan ukuran partikel lebih besar. Berdasarkan struktur kristalografi dan dimensi ukuran partikel, doping Zr optimum terjadi ketika x = 0,005. Hasil EDX menunjukkan unsur-unsur pembentuk material katoda Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xZrxO2
berupa unsur Ni, Co, Mn, O, dan Zr berhasil masuk dalam bulk dengan distribusi yang merata. Analisis PSA, memiliki ukuran partikel antara 254,9 samapai 331,1 nm. Penambahan konsentrasi doping Zr meningkatkan diameter ukuran partikel dan menunjukkan distribusi ukuran partikel yang homogen. Spektrum FTIR menunjukkan terbentuknya ikatan M-O mode regangan asimetris, mode tekuk O-M-O, mode regangan C-O, mode tekuk C-O, mode tekuk H-O-H dan gugus fungsi hidroksil dengan adanya mode regangan O-H. Doping Zr menyebabkan bilangan gelombang mode regangan dan tekuk mengalami sedikit pergeseran.
===================================================================================================================================
Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 (NCM811) is a promising cathode material for lithium-ion batteries with high-capacity power, but structural instability preclude its comercialization. Elemental doping plays critical role in stabilizing the structure. Cathode material Li(Ni0.8- Co0.1Mn0.1)1-xZrxO2 ( x = 0, 0,005, 0,01, 0,015, and 0,02) were synthesized by hydroxide coprecipitation method. The structure properties of cathode materials were studied by characterization XRD, SEM-EDX, PSA, and FTIR. The result of XRD show that Zr doping cannot change the structure of the cathode material, which indicates that doping Zr dissolved in the main crystal structure and beneficial to increase structural stability. The primary phase had a hexagonal layered structure with space group R-3M and there are formation of a secondary phases with a cubic structure, space group FD-3M. The percentage hexagonal structure, lattice parameters “c”, unit cell volume and crystal size is 73,99%, 7,2276 , 54,6873 3, dan 25,2759 nm at x = 0, when x = 0,015 was 87,57%, 7,2490 , 54,8206 3, and 26,4510 nm, respectively. It is indicated that Zr doping increases the lattice parameters “c”, unit cell volume and crystal size. SEM images of all the samples show a nearly spherical shape and Zr doping increases the particle size. Based on the crystallographic structure and particle size dimensions, the optimum Zr doping occurs when x = 0,005. The EDX result show that the elements of cathode material Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xZrxO2 consist of Ni, Co, Mn, O and Zr elements are successfully incorporated into the bulk with uniform on distribution. Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xZrxO2 has a particle size between 254,9 to 331,1 nm. The addition of Zr doping concentration was able to increase the diameter of the particle size and distibution of particle size homogeneous, as shown by PSA. FTIR spectrum confirms the are asymmetric stretching modes of M-O bonds, O-M-O bending modes, C-O stretching modes, C-O bending modes, H-O-H bending modes, and hydroxyl functional groups in the presence of O-H stretching modes. When Zr doping added, the stretching and bending mode wavenumber slightly shift.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Doping, Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2, Struktur, Zirkonium (Zr), Structure
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.16 Materials--Testing.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	15 Dec 2025 04:21
Last Modified:	15 Dec 2025 04:21
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/128967

Actions (login required)

View Item