ABSTRAK
Telah dilakukan fabrikasi material nanokomposit CNT/MnO2 sebagai material elektroda superkapasitor dengan reaksi redox antara CNT dan KMnO4. Variasi komposisi dari kedua bahan tersebut dilakukan untuk mengetahui sifat struktur, morfologi dan kelistrikannya dengan perbandingan massa CNT/MnO2 sebesar 0, 25, 50 dan 75%. Pola struktur kristal dan morfologi dari material serbuk nanokomposit CNT/MnO2 dikarakterisasi dengan X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) dan transmission electron microscope (TEM), sedangkan pola ikatannya dikarakterisasi dengan FTIR. Serbuk nanokomposit CNT/MnO2 ini selanjutnya dibuat pellet berbentuk silinder berukuran diameter 1 cm dan ketebalan 2 mm dengan variasi penambahan pengikat polyvinylidene difluoride (PVDF) sebesar 10, 20 dan 30% dari campuran CNT/MnO2. Pellet dari material CNT/MnO2 ini selanjutnya dipanaskan pada temperatur 70 oC selama 1 jam. Hasil pengukuran resistansinya menunjukkan bahwa material CNT/MnO2 dengan perbandingan massa CNT/MnO2 sebesar 75% dan penambahan pengikat PVDF sebesar 20% menunjukkan nilai resistansi yang paling rendah. Selanjutnya prototip superkapasitor CNT/MnO2 dengan menggunakan PVDF sebesar 20% diukur dengan metode electrochemical impedance spectroscopy menghasilkan nilai kapasitansi spesifik sebesar 7,86 F/gr.
Superkapasitor merupakan perangkat divais penyimpan energi yang sering digunakan untuk aplikasi yang melibatkan kebutuhan daya besar. Perkembangan divais superkapasitor telah menunjukkan kemajuan yang cepat berkaitan dengan pemanfatannya. Superkapasitor dengan model electrochemical double layer (ECDL) telah dikembangkan untuk menyediakan sumber listrik pada berbagai aplikasi termasuk teknologi transportasi listrik (misalnya, kendaraan listrik hibrid (HEVs) dan plug-in HEVs), listrik untuk industri (misalnya cadangan daya dan grid stabilitas sistem), elektronik (misalnya laptop, ponsel, dan kamera video), elektronik medik (misalnya defibrillator portabel, unit pemberian obat, dan stimulator saraf), dan perangkat militer/pertahanan (misalnya perangkat komunikasi, kendaraan udara tak berawak, probe pesawat ruang angkasa, dan sistem rudal) (Miller & Burke, 2008; Miller & Simon, 2008).
Superkapasitor dapat menyimpan lebih banyak tenaga per unit massa atau volume dari pada kapasitor konvensional. Hal ini dikarenakan:
1) pemisahan muatan terjadi pada jarak yang sangat kecil pada EDLC yang terjadi pada perbatasan elektoda dan elektrolit;
2) jumlah muatan yang dapat tersimpan dapat ditingkatkan dengan luas permukaan yang besar (terjadi karena jumlah pori yang besar dalam material elektroda dengan luas permukaan yang besar). Mekanisme penyimpanan tenaga akan berlangsung secara cepat karena melibatkan perpindahan ion dari dan keluar permukaan elektroda (Conway, 1999).
Superkapasitor dapat menggantikan baterai berkaitan dengan sifatnya yang mampu bertahan lama meskipun diisi ulang berkali-kali serta mempunyai kemampuan mengisi ulang dengan cepat. Kebutuhan waktu yang singkat dalam pengisian ulang ini menyebabkan superkapasitor mempunyai potensi yang besar dibandingkan baterai. Hal ini disebabkan karena baterai harus mengubah energi listrik menjadi bentuk kimia agar energi ini dapat tersimpan (Lu, W. & Hartman, R., 2011). Kebutuhan penyimpan energi yang praktis, murah, ringan, aman dan tahan lama menyebabkan kebutuhan superkapasitor menjadi meningkat, sehingga perlu ditingkatkan siklus energinya maupun kemampuan rapat energinya.