Kendaraan listrik menjadi perbincangan hangat baru-baru ini dalam industri otomotif. Hal ini didasari oleh banyaknya media yang mempublikasikan berita mengenai perubahan iklim yang ekstrem. Keadaan tersebut menuntut pemerintah untuk segera menemukan alternatif kendaraan ramah lingkungan. Kendaraan listrik (Electric Vehicle/EV) dengan sumber energi baterai lithium dipilih sebagai solusi untuk menghadapi perubahan iklim. Topik penggunaan EV dibahas oleh Presiden Republik Indonesia pada tahun 2023 saat berkunjung ke Tiongkok pada 27 Juli 2023. Presiden Republik Indonesia, Joko Widodo, dan Presiden Tiongkok, Xi Jinping, bekerja sama untuk mengembangkan industri EV di Indonesia.
Setahun kemudian, 7 Agustus 2024, melalui kanal Youtube Sekretariat Presiden, telah dilakukan peresmian pabrik bahan anoda baterai lithium milik PT Indonesia BTR Energy Material di Kawasan Ekonomi Khusus (KEK), Kabupaten Kendal, Jawa Tengah oleh Presiden Joko Widodo. Peresmian tersebut menandakan bahwa gencatan alternatif baterai sebagai sumber energi kendaraan akan mendapatkan titik terang. Presiden Jokowi juga menegaskan bahwa peresmian pabrik ini akan menciptakan ekosistem produksi baterai kendaraan listrik di Indonesia
Baterai lithium sebagai sumber energi kendaraan listrik tidak hanya memiliki kelebihan, tapi juga kekurangan. Kekurangannya, yaitu adanya zat pengotor. Zat pengotor berdampak pada penurunan kinerja baterai, pemanasan berlebih, kestabilan kimia, pengurangan umur baterai. Namun, masalah ini dapat diatasi dengan mendeteksi zat pengotor pada baterai.
Kenapa Baterai Lithium dipilih sebagai Sumber Energi Kendaraan Listrik?
Baterai Lithium Ion (Li-ion) menarik perhatian para perancang kendaraan listrik. Pasalnya, baterai jenis ini memiliki banyak keunggulan. Keunggulan utama baterai lithium, yaitu tingkat kepadatan energi yang tinggi dibandingkan dengan baterai jenis lainnya, seperti baterai Nickel-Metal Hydride (NiMH). Baterai NiMH menggunakan elektrolit berbasis air dan kandungan hidrogen dalam paduan logam sebagai media penyimpanan energi. Meski begitu, baterai jenis ini masih sering digunakan pada beberapa kendaraan hibrida.
Sementara itu, baterai Li-ion terdiri dari katoda yang kaya akan ion lithium, anoda yang mengandung material seperti grafit, serta elektrolit yang berfungsi sebagai pengantar ion. Baterai Lithium Ion merupakan baterai sekunder atau rechargeable battery, artinya sebelum dipakai baterai harus diisi dayanya terlebih dahulu. Namun, baterai lithium memiliki kelemahan, yaitu adanya zat pengotor. Zat pengotor dalam baterai ini adalah Mangan, Nikel, dan Kobalt. Zat pengotor tersebut dapat berpengaruh terhadap daya tahan baterai dan kestabilan baterai. Untuk itu, perlu adanya analisis yang andal dalam mendeteksi zat pengotor tersebut.
Mengenal iCAP PRO XP ICP-OES untuk mendeteksi Zat Pengotor pada Katoda Bahan Terner Baterai Lithium Kendaraan Listrik
ICP-OES adalah teknik analisis unsur yang datanya diperoleh dari hasil analisis spektrum emisi unsur yang tereksitasi di dalam plasma bersuhu tinggi. Sampel (biasanya berupa cairan) dimasukkan ke dalam plasma, sistem optik (spektrometer) digunakan untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang spesifik untuk elemen tertentu dan untuk memfokuskan cahaya yang dipancarkan ke detektor seefisien mungkin.
Spektrometer terdiri atas dua bagian, yaitu optik depan, dan monokromator atau polikromator. Ketika cahaya keluar dari monokromator atau polikromator, cahaya difokuskan ke detektor dan sinyal yang dihasilkan diproses untuk mengukur komposisi unsur. Instrumen ICP-OES terdiri dari empat komponen dasar: sistem pengenalan sampel, sumber eksitasi (plasma), spektrometer (untuk pemilihan panjang gelombang), dan detektor.
Berdasarkan application note, dengan ICP iCAP PRO XP, elemen yang sensitif pada baterai lithium dapat dianalisis, elemen tersebut dianalisis dengan cara menyiapkan serangkaian standar kalibrasi untuk menentukan pengotor unsur dan unsur utama dalam bahan baterai lithium. Larutan standar multi element dibuat dengan mengencerkan standar stok element tunggal dengan asam klorida 2%. Konsentrasi standar analit yang didefinisikan sebagai pengotor adalah 0, 0,05, 0,10, 0,50, 1,0, dan 5,0 mg-L-¹ dalam larutan standar campuran. Untuk menentukan konsentrasi elemen utama, standar kalibrasi yang mengandung lithium dengan konsentrasi 0, 2, 5, dan 10 mg/L dan Co, Ni, dan Mn pada 0, 10, 20, dan 50 mg/L disiapkan.
Untuk menyiapkan sampel, alikuot bahan katoda terner ditimbang ke dalam gelas kimia polytetrafluoroethylene. Asam klorida (37%, Sinopharm) ditambahkan kemudian, campuran tersebut dipanaskan di atas hot plate. Setelah sampel didinginkan, sampel dipindahkan ke labu ukur dan diisi volumenya dengan air ultra murni dengan resistivitas 18,2 ΜΩ-cm. Blanko preparasi juga dibuat dengan menggunakan metode yang sama. Untuk analisis unsur pengotor, larutan sampel dianalisis tanpa diencerkan, sedangkan untuk analisis unsur utama, larutan sampel diencerkan 50 kali lipat (He dkk., t.t.).

Sistem Thermo Scientific iCAP PRO XP ICP-OES Radial digunakan untuk membuat metode deteksi dalam penentuan elemen utama dan jejak pengotor bahan katoda terner yang digunakan dalam baterai lithium. Berdasarkan eksperimen yang dilakukan Performa sistem ICAP-PRO XP ICP-OES untuk elemen utama, seperti nikel, kobalt, mangan, dan lithium, menunjukkan tingkat presisi yang sangat baik dan akurasi (dengan % RSD < 1%) dan akurasi (pemulihan lonjakan dengan kisaran 90% hingga 110%). Sehingga, Thermo Scientific ICAP PRO XP ICP-OES memiliki daya tarik yang sangat luar biasa, selain mempermudah praktikan melakukan pekerjaannya yang mana dapat mendeteksi beberapa elemen sekaligus, alat ini mampu memberikan hasil yang tepat dan akurat.
Penulis: Fanny Anggita Febrianingrum
Editor: Luthfia P.
Sumber:
He, J., Li, X., Wang, F., Jing, M., & Cui, J. (t.t.). Sensitive determination of elements in lithium batteries using the Thermo Scientific iCAP PRO XP ICP-OES.
Indonesia.go.id – Peluang dan Tantangan Ekosistem Kendaraan Listrik di Indonesia
https://www.youtube.com/live/yufUwb1LIJg?si=LWwDfjb7rI1mn6BC
https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/BRE731405