Pembuatan dan Pengujian Elektroda Superkapasitor Berbasis Graphene dengan Metode Charging - Discharging

Abstract

A double layer supercapacitor electrode have been created by using mixture of graphene and activated carbon as a filler and epoxy resin as a matrix through a solid state reaction method with the addition of an electrolyte catalyst solution (H3PO4) with surface area variations of 25 cm2, 36 cm2 and 64 cm2. The sample fabrication was done in two step. The first step of graphene powder derived from graphite oxide (pencil rod) was mixed with epoxy resin solution and hardener until homogeneous for 5 minutes by wet mixing method. The second stage of the powder which has been homogeneously mixed deposited on the surface of the Aluminum electrode as a current collector with a thickness of 2 mm then repositioned the layer with activated carbon and separated with tissue, after that it is dripped with H3PO4 electrolyte solution and attached like a sandwich. Each supercapacitor electrode sample that is ready to be characterized includes: electrical properties (electrical conductivity, capacitance and dielectric constant), and performance characteristics include chargedischarge testing. The Characterization results showed that the optimum surface area with the characteristics of graphene powder used with a pore size of 10 μm and a crystal size of 16.81 Å or 0.1681 nm produced an electrical conductivity value of 0.191 S/m, a capacitance of 38.24 Farad, and a dielectric constant of 1 x 10-13 and have met the IEC/EN 62391-1:2006 class II subcategory for the energy storage component. While the nature of performance has a charging time of 874.806 milliseconds with a stored electron charge of 471.5 Coulumbs, current density of 0.81 mA/cm2 - 49.97 mA/cm2, energy density of 3.58 Wh/kg and power density of 0.01 W/kg. While the discharging time takes 2.046.166 milliseconds. The results of supercapacitor electrodes based on graphene/activated carbon/epoxy resin composites can be applied as electronic storage components.

Telah dibuat elektroda superkapasitor double layer dari campuran bahan baku grafena dan karbon aktif sebagai pengisi dan resin epoksi sebagai matriks melalui metode solid state reaction dengan penambahan larutan katalis elektrolit H3PO4 dengan variasi luas penampang 25 cm2, 36 cm2 dan 64 cm2. Pembuatan sampel dilakukan dua tahap. Tahap pertama serbuk grafena yang berasal dari grafit oksida (batang pensil) dicampur dengan larutan resin epoksi dan hardener sampai homogen selama 5 menit dengan metode pencampuran basah. Tahap kedua serbuk yang telah tercampur homogen dideposisi di permukaan elektroda Aluminium sebagai current collector dengan tebal 2 mm kemudian dideposisi kembali lapisan dengan karbon aktif dan dipisahkan dengan tissue sebagai separator, setelah itu diteteskan dengan larutan elektrolit H3PO4 dan dilekatkan seperti sandwich. Masing-masing sampel elektroda superkapasitor yang telah siap dikarakterisasi yang meliputi : sifat listrik (konduktivitas listrik, kapasitansi dan konstanta dielektrik), dan sifat performanya meliputi pengujian charge-discharge. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa luas permukaan yang optimum dengan karakteristik serbuk grafena yang digunakan dengan ukuran pori 10 μm dan ukuran kristal 16,81 Å atau 0,1681 nm menghasilkan nilai konduktivitas listrik 0,191 S/m, kapasitansi 38,24 Farad, dan konstanta dielektrik 1 x 10-13 dan telah memenuhi standar superkapasitor double layer IEC/EN 62391-1:2006 subkategori kelas II untuk komponen energy storage. Sedangkan sifat perfoma memiliki waktu charging yaitu 874.806 milisekon dengan muatan elektron yang disimpan 471,5 Coulumb, rapat arus 0,81 mA/cm2 – 49,97 mA/cm2, rapat energi 3,58 Wh/kg dan rapat daya 0,01 W/kg. Sedangkan waktu discharging (pengosongan) membutuhkan waktu sebesar 2.046.166 milisekon. Hasil dari elektroda superkapasitor berbasis komposit grafena/karbon aktif/resin epoksi dapat diaplikasikan sebagai komponen elektronik penyimpan listik.