Electronic Theses and Dissertation

Baterai litium-ion telah banyak digunakan dalam sistem penyimpanan energi karena keandalan dan efisiensinya. LiFePO₄ merupakan salah satu katoda yang diminati karena memiliki keamanan tinggi, stabilitas termal, dan biaya produksi rendah. Rendahnya konduktivitas elektronik LiFePO₄ menjadi kendala utama sehingga diperlukan aditif karbon untuk mengatasi hal tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis karbon aktif dari limbah kulit buah aren (Arenga pinnata) sebagai aditif terbarukan pada katoda (LiFePO₄). Karbon aktif berhasil disintesis melalui aktivasi kimia menggunakan HCl 2 M dan pirolisis dalam atmosfer nitrogen pada suhu 500–700 °C. Karakterisasi karbon aktif dilakukan dengan analisis XRD, FTIR, SEM, dan EDS menunjukkan bahwa kondisi optimal diperoleh pada suhu aktivasi 600 °C menghasilkan karbon semi-grafit dengan kristalinitas tinggi, peningkatan porositas struktural, kandungan atom karbon yang dominan (86 at%), dan residu klorin rendah, yang mendukung peningkatan sifat elektrokimia. Evaluasi elektrokimia dilakukan pada sel koin meliputi pengujian EIS dan konduktivitas listrik (LCR meter). Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan karbon aktif SCA-600 (suhu 600 °C) dapat meningkatkan konduktivitas listrik pada material katoda (LiFePO₄) mencapai 2,25 × 10⁻4 S.cm- 1, lebih konduktif dibandingkan karbon aktif komersial. Hasil EIS dari sampel katoda SCA-600 menunjukkan hasil optimal, dengan hambatan elektrolit (Rs) terendah sebesar 4,50 Ω dan transfer muatan (Rct) 345 Ω, rendahnya nilai resistansi di dalam baterai berperan dalam meningkatkan performa elektrokimia katoda. Penelitian ini menunjukkan potensi limbah kulit aren sebagai bahan karbon ramah lingkungan bernilai tambah untuk aplikasi penyimpanan energi, serta menawarkan pendekatan sederhana dan efisien dalam peningkatan elektrokimia baterai litium-ion.

Kata kunci: aditif karbon; baterai; karbon aktif; katoda; kulit buah aren (Arenga
pinnata); LiFePO4;

Lithium-ion batteries have been widely used in energy storage systems due to their reliability and efficiency. LiFePO₄ is one of the most preferred cathodes because of its high safety, thermal stability, and low production costs. However, the low electronic conductivity of LiFePO₄ remains a major challenge, necessitating the use of carbon additives to overcome this limitation. This study aims to synthesize activated carbon from sugar palm fruit shell (Arenga pinnata) waste as a renewable additive for LiFePO₄ cathodes. Activated carbon was successfully synthesized via chemical activation using 2 M HCl and pyrolysis under a nitrogen atmosphere at temperatures ranging from 500–700 °C. Characterization of the activated carbon using XRD, FTIR, SEM, and EDS analyses revealed that optimal conditions are achieved at an activation temperature of 600 °C, producing semi-graphitic carbon with high crystallinity, increased structural porosity, a dominant carbon atomic content (86 at%), and low chlorine residue, all of which contribute to improved electrochemical properties. Electrochemical evaluations were performed on coin cells, including EIS and electrical conductivity tests (using an LCR meter). The test results indicated that the addition of SCA-600 activated carbon (600°C) could enhance the electrical conductivity of the cathode material (LiFePO₄) to 2.25 × 10⁻⁴ S·cm⁻¹, showing better conductivity than commercial activated carbon. EIS results from the SCA-600 cathode sample demonstrated optimal performance, with the lowest electrolyte resistance (Rs) of 4.50 Ω and a charge transfer resistance (Rct) of 345 Ω. The low internal resistance values within the battery contribute to the improved electrochemical performance of the cathode. This study highlights the potential of sugar palm peel waste as a high-value, eco-friendly carbon material for energy storage applications, offering a simple and efficient approach to enhancing the electrochemical performance of lithium-ion batteries Key words: activated carbon; batteries; carbon additive; cathode; LiFePO4; sugar palm fruit shell (Arenga pinnata);