Analisis Pengaruh Doping Br pada Katoda Na3MnTi(PO4)3-xBr3x terhadap Struktur Kristal, Morfologi, dan Peforma Baterai Ion Sodium

Adyansah, Farhan (2026) Analisis Pengaruh Doping Br pada Katoda Na3MnTi(PO4)3-xBr3x terhadap Struktur Kristal, Morfologi, dan Peforma Baterai Ion Sodium. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011221030-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (8MB) | Request a copy

Abstract

Baterai ion sodium (SIB) berpotensi menjadi alternatif baterai ion litium karena ketersediaan sodium yang melimpah dan biaya lebih rendah, tetapi masih dibatasi oleh kinetika difusi Na⁺ dan stabilitas siklus. Penelitian ini mengkaji pengaruh doping bromida (Br) pada katoda NASICON Na₃MnTi(PO4)3-xBr3x (NMTPBr-3x; 3x = 0; 0,1; 0,2; 0,3) yang disintesis melalui metode sol gel dan dikalsinasi pada 650 °C selama 12 jam. Elektroda katoda dibuat dengan komposisi material aktif/Super P/PVDF = 7:2:1 dan dirakit sebagai half-cell CR2032 coin cells menggunakan anoda logam sodium serta elektrolit 1 M NaClO₄ dalam EC/DMC (1:1) dengan aditif 5% FEC. Hasil XRD menunjukkan seluruh sampel mempertahankan struktur NASICON rhombohedral tanpa terbentuk fasa baru. Penambahan Br menggeser puncak ke sudut 2θ lebih rendah dan meningkatkan volume kisi dari 1364,88 Å3 (NMTP) hingga 1442,21 Å3 (NMTPBr-0,3). Citra SEM memperlihatkan doping Br menghasilkan partikel yang lebih halus dan morfologi yang lebih berpori, sedangkan hasil EDX memverifikasi intensitas keberadaan Br yang meningkat seiring bertambahnya kadar doping. Uji EIS menunjukkan penurunan Rct dari 720 ohm (NMTP) menjadi 300 ohm (NMTPBr-0,3) dan peningkatan koefisien difusi Na⁺ dari 8,53×10⁻¹² menjadi 1,66×10⁻¹¹ cm²/s. Analisis CV/dQ/dV menunjukkan NMTP hanya menampilkan redoks Ti³⁺/Ti⁴⁺ (2,19/2,09 V), sedangkan sampel terdoping mengaktifkan redoks Mn²⁺/Mn³⁺ (3,6 V) dan muncul pasangan puncak redoks yang lemah Mn³⁺/Mn⁴⁺ (3,9–4,1 V) pada doping lebih tinggi. Pada GCD 0,1C, kapasitas pengosongan awal meningkat dari 62,10 mAh/g (NMTP) menjadi 110,48 mAh/g (NMTPBr-0,3), Sedangkan variasi NMTPBr-0,1 memiliki stabilitas yang lebih baik. Pada pengujian laju arus yang tinggi, variasi NMTPBr-0,3 mampu menghasilkan kapasitas yang paling tinggi yaitu sebesar 59,32 mAh/g pada laju 1 C, jika dibandingkan NMTP yang hanya menghasilkan 28,55 mAh/g.
==================================================================================================================================
Sodium ion batteries (SIB) have the potential to become an alternative to lithium ion batteries uet o the abundant availability of sodium and lower costs, but they are still limited by Na⁺ diffusion kinetics and cycle stability. This study examines the effect of bromide (Br) doping on the NASICON Na₃MnTi(PO₄)₃-xBr₃x (NMTPBr-3x; 3x = 0; 0.1; 0.2; 0.3) cathode synthesized using the sol-gel method and calcined at 650 °C for 12 hours. The cathode electrode was made with an active material/Super P/PVDF composition of 7:2:1 and assembled as a CR2032 coin cell half-cell using a sodium metal anode and 1 M NaClO₄ electrolyte in EC/DMC (1:1) with 5% FEC additive. XRD results showed that all samples retained the rhombohedral NASICON structure without the formation of new phases. The addition of Br shifted the peak to a lower 2θ angle and increased the lattice volume from 1364.88 Å3 (NMTP) to 1442.21 Å3 (NMTPBr-0.3). SEM images show that Br doping produces finer particles and a more porous morphology, while EDX results verify the increased intensity of Br presence as the doping level increases. EIS testing shows a decrease in Rct from 720 ohms (NMTP) to 300 ohms (NMTPBr-0.3) and an increase in the Na⁺ diffusion coefficient from 8.53×10⁻¹² to 1.66×10⁻¹¹ cm²/s. CV/dQ/dV analysis showed that NMTP only displayed Ti³⁺/Ti⁴⁺ redox (2.19/2.09 V), while doped samples activated Mn²⁺/Mn³⁺ redox (3.6 V) and exhibited a weak Mn³⁺/Mn⁴⁺ redox peak pair (3.9–4.1 V) at higher doping levels. At a GCD of 0.1C, the initial discharge capacity increased from 62.10 mAh/g (NMTP) to 110.48 mAh/g (NMTPBr-0.3), while the NMTPBr-0.1 variant exhibited better stability. At high current rates, the NMTPBr-0.3 variant was able to produce the highest capacity of 59.32 mAh/g at a rate of 1 C, compared to NMTP, which only produced 28.55 mAh/g.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Bromida, Doping, NASICON, Polianion, Baterai Ion Sodium Bromide, Doping, NASICON, Polyanion, Sodium Ion Battery
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2941 Storage batteries
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Farhan Adyansah
Date Deposited:	22 Jan 2026 02:38
Last Modified:	22 Jan 2026 02:38
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/130031

Actions (login required)

View Item