Analisis Pengaruh Penambahan Massa Karbon Untuk Doping Silikon Terhadap Sifat Kapasitif Superkapasitor Berbasis Komposit C-Si/Mno2

Nugraha, Rizaldi Fauzan (2025) Analisis Pengaruh Penambahan Massa Karbon Untuk Doping Silikon Terhadap Sifat Kapasitif Superkapasitor Berbasis Komposit C-Si/Mno2. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011211072-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Superkapasitor merupakan perangkat penyimpanan energi yang memiliki kelebihan dalam pengisian dan pelepasan daya yang cepat. Material yang dikembangkan sebagai elektroda superkapasitor pada penelitian ini adalah komposit silikon yang didoping karbon (C-Si)/MnO2. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh penambahan massa karbon terhadap struktur, morfologi, dan sifat kapasitif silikon serta sifat kapasitif elektroda komposit C-Si/MnO2 untuk aplikasi superkapasitor. Sintesis carbon-doped silicon dilakukan dengan pencampuran silikon murni dengan karbon aktif lalu diultrasonikasi. MnO2 disintesis dari prekursor KMnO4 dengan metode sol-gel. Prekursor KMnO4 dilarutkan dalam dengan aquades lalu ditambahkan gliserol dan diaduk hingga membentuk gel. Kemudian padatan dikeringkan dan dianil dalam furnace agar terbentuk powder. Proses fabrikasi elektroda dilakukan dengan pembuatan komposit C-Si/MnO2 dengan ultrasonikasi. Komposit tersebut dideposisikan pada substrat nickel foam dengan PVDF sebagai binder. Variasi yang digunakan yaitu variasi massa karbon yang ditambahkan sebesar 0,01 gram, 0,1 gram, dan 0,25 gram. Karakterisasi material yang dilakukan yaitu pengujian Scanning Electron Microscopy – Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX), X-Ray Diffraction (XRD), dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Sedangkan untuk pengujian performa elektrokimia elektroda meliputi pengujian Cyclic Voltammetry (CV), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), dan Galvanostatic Charge-Discharge (GCD). Dari hasil penelitian ini, dapat diketahui bahwa material elektroda yang dibuat layak sebagai elektroda superkapasitor. Data hasil kapasitansi spesifik terbaik pada material C-Si 0,25 yaitu sebesar 45,22 F/g pada scan rate 20 mV/s dan sebesar 25,08 F/g pada rapat arus 0,5 A. Adapun untuk elektroda komposit, komposit C-Si/MnO2 0,25 mendapatkan nilai kapasitansi spesifik terbaik yaitu sebesar 21,52 F/g pada scan rate 20 mV/s dan 9,10 pada rapat arus 0,5 A. Performa dari silikon dan komposit C-Si/MnO2 meningkat seiring dengan penambahan massa karbon, hal ini karena karbon meningkatkan konduktivitas listrik pada elektroda.
=======================================================================================================================================
Supercapacitors are energy storage devices that have advantage of fast charging and discharging. The material developed as supercapacitor electrode in this study is carbon-doped silicon (C-Si)/MnO2 composite. The aim of this study is to analyze the effect of carbon mass addition on the structure, morphology, and capacitive properties of silicon and capacitive properties of C-Si/MnO2 composite electrodes for supercapacitor applications. Synthesis of C-Si is carried out by mixing silicon with activated carbon and then ultrasonicating it. MnO2 is synthesized from KMnO4 precursor by sol-gel method. KMnO4 precursor is dissolved in distilled water then glycerol is added and stirred to form gel. Then the solid is dried and annealed in furnace to form powder. The electrode fabrication process is carried out by making a C-Si/MnO2 composite through ultrasonication. The composite is then deposited on nickel foam substrate with PVDF as binder. The variations used were variations in mass of carbon added by 0,01 gram, 0,1 gram, and 0,25 gram. The material characterization carried out is Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX), X-Ray Diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Meanwhile, electrochemical performance testing of electrode included Cyclic Voltammetry (CV), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), and Galvanostatic Charge-Discharge (GCD) tests. From results of this study, it can be seen that the electrode material made is suitable as supercapacitor electrode. The best specific capacitance data for C-Si 0.25 material is 45.22 F/g at scan rate of 20 mV/s and 25.08 F/g at current density of 0.5 A. As for composite electrode, C-Si/MnO2 0.25 composite obtained the best specific capacitance value of 21.52 F/g at scan rate of 20 mV/s and 9.10 at a current density of 0.5 A. The performance of silicon and C-Si/MnO2 composites increased with addition of carbon mass, this is because carbon increases electrical conductivity of electrode.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Karbon, Komposit, MnO2, Silikon, Superkapasitor Carbon, Composite, MnO2, Silicon, Supercapacitor
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC173.4.C63 Composite materials Q Science > QD Chemistry > QD115 Electrochemical analysis T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK7872.C65 Supercapacitors.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rizaldi Fauzan Nugraha
Date Deposited:	30 Jul 2025 03:27
Last Modified:	30 Jul 2025 03:27
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/122962

Actions (login required)

View Item