Abstrak

Sulfur memiliki kapasitas spesifik teoretis tinggi 1.675 mAh/g sehingga cocok untuk dijadikan
katoda baterai lithium. Namun dalam praktiknya terdapat beberapa masalah yang membatasi
komersialiasi dari baterai Li-S. Salah satu masalah yang besar adalah sifat insulasi sulfur dan
penurunan kapasitas yang besar untuk tiap siklusnya yang disebabkan oleh shuttle effect.
Penggunaan komposit karbon-sulfur menjadi salah satu cara untuk memberikan matriks bagi
sulfur dengan konduktivitas tinggi yang paling sederhana menggunakan karbon aktif.
Peningkatan stabilitas kapasitas baterai bisa dilakukan dengan ikatan polar-polar melalui
doping heteroatom salah satunya adalah N. Doping N pada karbon aktif diketahui mampu
meningkatkan konduktivitas dan membantu proses pengikatan polisulfida pada baterai Li-S.
Metode doping yang digunakan adalah metode solid-state doping dengan dopan urea rasio
(1:1). Material biomassa yang digunakan adalah eceng gondok dengan suhu karbonisasi 600
dan activator ZnCl2 30%. Metode pembuatan komposit yang digunakan adalah difusi leleh
dengan rasio (AAEGN:S) 1:2,5 dan 1:3,5. Pembuatan slurry katoda dengan mencampurkan
komposit dengan perekat PVDF yang dilarutkan dengan NMP dan acetylane black
perbandingan (80:10:10)wt% yang kemudian dibuat menjadi lembaran katoda dengan
melapiskan slurry ke kolektor alumunium foil dengan variasi ketebalan katoda 100 dan 200
μm. Didapat luas permukaan spesifik arang aktif 209,673 m2
/g dan nilai konduktivitas listrik
sebesar 4,1624 x 10-2
S/cm yang menunjukan peningkatan dibandingkan kasus non doping.
Doping yang dilakukan telah berhasil dibuktikan dengan eksistensi imine pada AAEGN dan
juga kemungkinan Pyridine N. Komposit memiliki kandungan sulfur dan N sebesar
62,90%(EDS)/65,8%(TGA) dan 4,48 % untuk variasi 1:2,5 serta 68,98% dan 2,74 % untuk
variasi 1:3,5. Diperoleh kandungan sulfur pada katoda sebesar 4,93 mg/cm2
dan 5,28 mg/cm2
.
Kapasitas pengosongan awal variasi 1:2,5 200µm sebesar 422,87 mAh/g yang menunjukan
peningkatan sebesar 110,87 mAh/g dibanding kasus non doping yang disebabkan tingginya
sulfur loading, dan eksistensi N yang mampu menaikan konduktivitas arang aktif. Pada variasi
1:3,5 didapat kapasitas pengosongan awal yang terlampau kecil sebesar 27,10 mAh/g
dikarenakan konduktivitas komposit kecil (orde 10-5
). Siklibilitas baterai pada variasi 1:2,5
untuk 20 siklus pertama tergolong baik yang menjadi indikasi keberhasilan doping N dalam
mencegah terjadinya shuttle effect