Sintesis dan Karakterisasi Karbon Keras dari Tandan Kosong Kelapa Sawit melalui Proses Pirolisis: Potensi dan Optimasi sebagai Material Katoda untuk Baterai Aluminium–Sulfur (Al–S)

Pengembangan material karbon berbasis biomassa sebagai material katoda baterai aluminium–sulfur (Al–S) menjadi salah satu alternatif dalam mendukung sistem penyimpanan energi yang berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengkarakterisasi karbon keras berbahan baku tandan kosong kelapa sawit (TKKS) melalui metode pirolisis satu tahap dan dua tahap pada suhu 900 °C, 1000 °C, dan 1100 °C, serta mengevaluasi pengaruh suhu dan metode pirolisis terhadap karakteristik karbon dan performa elektrokimianya sebagai material katoda baterai aluminium–sulfur. Karbon hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan X-ray Diffraction (XRD), sedangkan sifat elektrokimia dievaluasi menggunakan cyclic voltammetry (CV) dan galvanostatic charge–discharge (GCD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan suhu pirolisis menyebabkan penurunan rendemen karbon, sedangkan pirolisis dua tahap menghasilkan rendemen yang lebih tinggi dibandingkan pirolisis satu tahap. Selain itu, pirolisis dua tahap menghasilkan morfologi karbon yang lebih homogen dengan distribusi pori yang lebih merata dan saling terhubung. Analisis XRD menunjukkan bahwa seluruh sampel didominasi oleh struktur karbon turbostratik, dengan sampel 2S-1100 memiliki jarak antar-bidang d002 terbesar, yaitu 0,3807 nm, yang mengindikasikan ruang antar-lapis karbon lebih luas sehingga berpotensi meningkatkan difusi ion aluminium. Hasil pengujian elektrokimia menunjukkan bahwa katoda sulfur berbasis karbon keras hasil pirolisis dua tahap pada suhu 1100 °C memberikan performa terbaik dengan nilai kapasitansi spesifik sebesar 2,383 F/g pada pengujian cyclic voltammetry, serta kapasitas spesifik, energi spesifik, dan daya spesifik masing-masing sebesar 2,917 mAh/g, 0,0045 Wh/kg, dan 7,729 W/kg pada pengujian galvanostatic charge–discharge. Berdasarkan hasil tersebut, pirolisis dua tahap pada suhu 1100 °C merupakan kondisi optimum untuk menghasilkan karbon keras berbahan baku tandan kosong kelapa sawit yang berpotensi sebagai material katoda pendukung pada baterai aluminium–sulfur.