Cara Kerja Baterai
BAB I
PENDAHULUAN
Ilmu bisa berarti proses memperoleh pengetahuan, atau pengetahuan
terorganisasi yang diperoleh lewat proses tersebut. Proses keilmuan
adalah cara memperoleh pengetahuan secara sistematis tentang suatu
sistem Perolehan sistematis ini umumnya berupa metode ilmiah, dan sistem
tersebut umumnya adalah alam semesta. Dalam pengertian ini, ilmu sering
disebut sebagai sains.
Ion adalah atom atau sekumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion
bermuatan negatif, yang menangkap satu atau lebih elektron, disebut
anion, karena dia tertarik menuju anoda. Ion bermuatan positif, yang
kehilangan satu atau lebih elektron, disebut kation, karena tertarik ke
katoda. Proses pembentukan ion disebut ionisasi. Atom atau kelompok atom
yang terionisasi ditandai dengan tikatas n+ atau n-, di mana n adalah
jumlah elektron yang hilang atau diperoleh.
Ion pertama kali diteorikan oleh Michael Faraday sekitar tahun 1830,
untuk menggambarkan bagian melekul yang bergerak ke anoda atau katoda.
Namun, mekanisme peristiwa ini baru dideskripsikan pada 1884 oleh Svante
August Arrhenius dalam disertasi doktornya di University of Uppsala.
Pada mulanya, teori ini tidak diterima (ia memperoleh gelarnya dengan
nilai minimum), tetapi disertasinya memenangi Hadiah Nobel Kimia pada
1903.
Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari
reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia
dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Elektrokimia
secara umum terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvanik dan sel
elektrolisis. Sel Volta/Galvania: a. terjadi perubahan : energi kimia
energi listrik, b. anode = elektroda negatif (-), dan c. katoda =
elektroda positif (+). Sel Elektrolisis: a. terjadi perubahan : energi
listrik energi kimia, b. anode = elektroda positif (+), dan c. katoda =
elektroda neeatif (-).
Sel volta terdiri dari beberapa macam, antara lain: 1. Sel Kering
atau Sel Leclance yang meliputi: a. Katoda : Karbon, b. Anoda :Zn, dan
c. Elektrolit : Campuran berupa pasta : MnO2 + NH4Cl + sedikit Air; 2.
Sel Aki yang meliputi: a. Katoda: PbO2, b. Anoda : Pb, c. Elektrolit:
Larutan H2SO4, dan d. Sel sekunder; 3. Sel Bahan Bakar yang meliputi: a.
Elektroda : Ni, b. Elektrolit : Larutan KOH, dan c. Bahan Bakar : H2
dan O2 ; 4. Baterai Ni – Cd yang meliputi: a. Katoda : NiO2 dengan
sedikit air, dan b. Anoda : Cd
Konsep-konsep sel volta adalah: 1. Deret Volta/Nerst yang meliputi:
a. Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag,
Pt, Au, dan b. Makin ke kanan, mudah direduksi sukar dioksidasi serta
sebaliknya Makin ke kiri, mudah dioksidasi sukar direduksi; dan 2.
Prinsip yang meliputi: a. Anoda terjadi reaksi oksidasi ; Katoda terjadi
reaksi reduksi, b. Arus elektron : anoda katoda ; Arus listrik : katoda
anoda, dan c. Jembatan garam: menyetimbangkan ion-ion dalam larutan.
BAB II
DASAR TEORI
A. Redoks
Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang
menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom
dalam sebuah reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yang
sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida,
atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia
dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh
manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit. Istilah redoks
berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan
dengan mudah sebagai berikut:
* Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
* Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.
Gambar Ilustrasi sebuah reaksi redoks
Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan,
penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya
merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang
sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik
didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai
penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan
selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang
diklasifikasikan sebagai “redoks” walaupun tidak ada transfer elektron
dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).
Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal (formal charge) dikenal sebagai reaksi metatesis.
Gambar Besi berkarat Gambar Pembakaran terdiri dari reaksi
redoks yang melibatkan radikal bebas
B. Oksidator dan reduktor
Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa
lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen
oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga
dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia “menerima” elektron, ia juga
disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah
senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang
tinggi (seperti H2O2, MnO4−, CrO3, Cr2O72−, OsO4) atau senyawa-senyawa
yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua
elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya
oksigen, fluorin, klorin, dan bromin). Senyawa-senyawa yang memiliki
kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan
dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskan
elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh
karena ia “mendonorkan” elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma
elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi.
Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan
sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan
mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya
NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia
organik[1][2], terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonil menjadi
alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas
hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau nikel, Reduksi
katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata
tiga karbon-karbon. Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah,
reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi,
reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan
elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat
dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.
Contoh reaksi redoks
Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:
\mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2} \longrightarrow 2\mathrm {HF}
Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi
\mathrm{H}_{2} \longrightarrow 2\mathrm{H}^{+} + 2e^-
dan reaksi reduksi
\mathrm{F}_{2} + 2e^- \longrightarrow 2\mathrm{F}^{-}
Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan
keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan
total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada
reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi
reduksi. Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki
bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari
bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari
bilangan oksidasi 0 menjadi -1.
Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:
Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:
C. Reaksi penggantian
Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi
substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan
keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada
pergantian atom dalam senyawa.
Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:
\mathrm{Fe} + \mathrm{CuSO}_{4} \longrightarrow \mathrm{FeSO}_{4} + \mathrm{Cu}
Persamaan ion dari reaksi ini adalah:
Terlihat bahwa besi teroksidasi:
dan tembaga tereduksi:
Contoh-contoh lainnya
* Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)
Fe2+ → Fe3+ + e−
* hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:
H2O2 + 2 e− → 2 OH−
Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
* denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:
2NO3− + 10e− + 12 H+ → N2 + 6H2O
* Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan
tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai
perkaratan):
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
* Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam,
menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan
energi panas. Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan
menghasilkan karbon dioksida.
* Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation)
hidrokarbon menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau
keton, asam karboksilat, dan kemudian peroksida.
D. Reaksi Redoks dalam Industri
Proses utama pereduksi biji logam untuk menghasilkan logam akan
dibahas dalam peleburan. Oksidasi digunakan dalam berbagai industri
seperti pada produksi produk-produk pembersih. Reaksi redoks juga
merupakan dasar dari sel elektrokimia.
E. Reaksi redoks dalam biologi
asam askorbat
Gambar asam askorbat (bentuk
tereduksi Vitamin C)
asam dehidroaskorbat
Gambar asam dehidroaskorbat (bentuk
teroksidasi Vitamin C)
Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Pernapasan sel,
contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi
oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+
menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+).
Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada
pernapasan sel:
6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2
Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan
reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi
gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan,
mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah
antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi
nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi
dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina
trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan,
mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran.
Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan
keseimbangan antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi
seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada
keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat,
beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat
bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan
berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.
F. Siklus Redoks
Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk
senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai
jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk,
radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi
superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan
reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini
dijelaskan sebagai siklus redoks. Contoh molekul-molekul yang
menginduksi siklus redoks adalah herbisida parakuat, dan viologen dan
kuinon lainnya seperti menadion. [3]PDF (2.76 MiB).
G. Penyetaraan Persamaan Reaksi Redoks
Tahapan:
1. Tentukan perubahan bilangan oksidasi.
2. Setarakan perubahan bilangan oksidasi.
3. Setarakan jumlah listrik ruas kiri dan kanan dengan :
H+ Þ pada larutan bersifat asam
OH- Þ pada larutan bersifat basa
4. Tambahkan H2O untuk menyetarakan jumlah atom H.
Contoh:
MnO4- + Fe2+ ® Mn2+ + Fe3+ (suasana asam)
……………..-5
..B. .é ““““` ù
1. MnO4- + Fe2+ ® Mn2+ + Fe3+
. .+7…… +2……. +2…… +3
………….. . .ë û
……………………+1
2. Angka penyerta = 5
MnO4- + 5 Fe2+ ® Mn2+ + 5 Fe3+
3. MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ ® Mn2+ + 5 Fe3+
4. MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ ® Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O
H. Menyeimbangkan reaksi redoks
Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses
redoks, diperlukan penyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi
setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan
penambahan ion H+, ion OH-, H2O, dan elektron untuk menutupi perubahan
oksidasi.
1. Media asam
Pada media asam, ion H+ dan air ditambahkan pada reaksi setengah
untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika
mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat:
Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa
sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang
sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada
langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).
Reaksi diseimbangkan:
Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam:
Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:
Persamaan diseimbangkan:
2. Media basa
Pada media basa, ion OH- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk
menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium
permanganat dan natrium sulfit:
Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:
Persamaan diseimbangkan:
I. Anoda.
Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik
lain, pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik
mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah
pergerakan elektron. Pada proses elektrokimia, baik sel galvanik
(baterai) maupun sel elektrolisis, anoda mengalami oksidasi. Perlu
diperhatikan bahwa tidak selalu anion (ion yang bermuatan negatif)
bergerak menuju anoda, ataupun tidak selalu kation (ion bermuatan
positif) akan bergerak menjauhi anoda. Pergerakan anion maupun kation
menuju atau menjauh dari anoda tergantung dari jenis sel
elektrokimianya.
* Pada sel galvanik atau pembangkit listrik (baterai), anoda adalah
kutub negatif. Elektroda akan melepaskan elektron menuju ke sirkuit dan
karenanya arus listrik mengalir ke dalam elektroda ini dan menjadikannya
anoda dan berkutub negatif. Dalam sel galvanik, reaksi oksidasi terjadi
secara spontan. Karena terus menerus melepaskan elektron anoda
cenderung menjadi bermuatan positif dan menarik anion dari larutan
(elektrolit) serta menjauhkan kation. Dalam contoh gambar diagram anoda
seng (Zn) di kanan, anion adalah SO4-2, kation adalah Zn2+ dan ZnSO4
elektrolit.
* Pada sel elektrolisis, anoda adalah elektroda positif. Arus listrik
dari kutub positif sumber tegangan listrik luar (GGL) dialirkan ke
elektroda sehingga memaksa elektroda teroksidasi dan melepaskan
elektron.
Diagram dari anoda seng pada sel galvanik
J. Katoda
Kebalikan dari Anoda, katoda adalah elektroda dalam sel elaktrokimia
yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Pada
baterai biasa (Baterai Karbon-Seng), yang menjadi katoda adalah seng,
yang juga menjadi pembungkus baterai. Sedangkan, pada baterai alkalin,
yang menjadi katoda adalah mangan dioksida (MnO2).
Diagran katoda tembaga dalam sel galvanik.
BAB III
PEMBAHASAN
A. Pengertian Baterai
Siapa yang tidak mengenal Baterai?. Benda yang ada di dalam mobil,
MP3 player, remote, mainan, dan telepon selular. Baterai merupakan
sebuah kaleng berisi penuh bahan-bahan kimia yang dapat memproduksi
electron. Reaksi kimia yang dapat menghasilkan electron disebut dengan
Reaksi Elektrokimia. Jika kita memperhatikan, kita bisa lihat
bahwa betrai memiliki dua terminal. Terminal pertama bertanda Positif (+) dan terminal Kedua bertanda negatif (-).
Elektron-elektron di kumpulkan pada kutub negatif. Jika kita
menghubungkan kabel antara kutub negatif dan kutub positif, maka
elektron akan mengalir dari kutub negatif ke kutub positif dengan
cepatnya. Selain kabel, sebuah penghubung atau Load dapat berupa light
bulb, sebuah motor atau sirkuit elektronik seperti radio.
Di dalam beterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang
menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai
hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat
mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel
dan tentunya bergerak dari kutun negatif ke lutub positif tempat dimana
reaksi kimia tersebutr sedang berlangsung. Dan inilah alsan mengapa
baterai bisa bertahan selama satu tahun dan masih memiliki sedikit
power, selama tidak terjadi reaksi kimia atau selama kita tidak
menghubungkannya dengan kabel atau sejenis Load lain. Seketika kita
menghubungkannya dengan kabel maka reaksi kimia pun dimulai.
Secara harfiah berarti baterai. Yang berfungsi sebagai media
penyimpan dan penyedia energi listrik. Sumber listrik yang digunakan
sebagai pembangkit power dalam bentuk arus searah (DC). Alat ini
digunakan elektronika termasuk diantaranya komputer. Baterai merupakan
sekumpulan sel-sel kimia yang masing-masing berisi dua electron logem
yang dicelupkan dalam larutan penghntar yang disebut elektrolit.Akibat
reaksi-reaksi kimia antara konduktor-konduktor dan elektrolit satu
elektroda anoda bermuatan positif dan lainnya, katoda ,menjadi bermuatan
negatif.
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan
mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen
penting, yaitu: batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai)
seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) pasta sebagai
elektrolit (penghantar).
B. Sejarah Baterai
Orang ( penemu ) yang berjasa terhadap perkembangan baterai: John
Frederic Daniell, Thomas Edison, Luigi Galvani, Moritz von Jacobi,
Georges Leclanché, Slavoljub Penkala, Nikola Tesla Alessandro Volta.
Baterai pertama di buat oleh Alessandro Volta pada tahun 1800. Dia
membuat sebuah penampung muatan. Seperti gambar di bawah ini:
Lalu pertanyaan selanjutnya ialah bagaimana electron itu dapat di
hasilkan ? Sekitar tahun 1866, Leclanche membuat sebuah baterai kering.
Gambar: Sebuah Baterai Kering
Baterai tersebut terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari
campuran batu kawi MnO2, salmiak NH4Cl karbon C dan sedikit air. Seng
berfungsi sebagai anode dan grafit yang dicelupkan ditengah-tengah pasta
sebagai elektroda inert yang merupakan katode. Pasta itu sendiri
berfungsi sebagai oksidator. Reaksi rumit tersebut di sederhanakan
menjadi:
Anoda: Zn(s)—-> Zn2+ (aq) + 2e
Katoda : 2MnO2 (s) + 2NH4+ (aq) + 2e —->Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)
Zn(s) + 2NH4+(aq) + 2MnO2 (s)—-> Zn2+ (aq) + Mn2O3 (s)+ 2NH3 (aq) + H2O (l)
Potensial satu sel Leclanche adalah 1,5 volt. Namun sel Leclanche tidak
dapat di isi kembali. Baterai kering jenis “alkaline” pada dasarnya sama
dengan sel Leclanche tapi bersifat basa karena menggunakan KOH
menggantikan NH4Cl dalam pasta. Reaksi yang terjadi adalah sebagai
berikut :
Anode : Zn (s) + 2OH (aq)—-> Zn(OH)2 + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2H2O (l) +2e—-> 2MnO(OH)(s) + 2OH- Potensial dari
baterai “alkaline” juga 1,5 volt, tetapi baterai ini dapat bertahan
lebih lama. AAA adalah baterai berukuran panjang 44,5 mm dan diameter
10,5 mm dan memiliki berat sekitar 11,5 gram. Baterai alkalin ukuran ini
memiliki tegangan 1,5 volt dan kuat arus dari 900 sampai 1.155 Ampere.
Baterai Nikel logam hidrida (NiMH) ukuran ini dapat menyimpan sampai
1000 mAh dengan tegangan 1,2 Volt. Baterai AAA juga memiliki kode
lainnya seperti LR03 (IEC), 24A (ANSI/NEDA), R03, MN2400, AM4, UM4,
HP16, atau mikro. Baterai berukuran AAA umum digunakan dalam alat
elektronik kecil seperti remote control, pemutar MP3 dan kamera digital.
Gambar: Dua buah baterai NiMH berukuran AAA
C. Bahan Kimia Yang Digunakan dalam Pembuatan
Belerang, Air raksa, Asam sulfat, Seng, Amonium klorida, Antimon,
Kadmium, Perak, Nikel, Hidrida logam nickel, Litium, Hidrida, Kobalt,
Mangan, Nitrogliserin, Rubidium
D. Prinsip Kerja Baterai
Baterai adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu
dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung didalamnya menjadi
energi listrik melalui reaksi elektro kima, Redoks (Reduksi – Oksidasi).
Batere terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut menjadi
penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia.
Sel batere tersebut elektroda – elektroda. Elektroda negatif disebut
katoda, yang berfungsi sebagai pemberi elektron. Elektroda positif
disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron.
Antara anoda dan katoda akan mengalir arus yaitu dari kutub positif
(anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan electron akan mengalir dari
ktoda menuju anoda.
Terdapat 2 proses yang terjadi pada baterai
1. Proses Pengisian : Proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia.
2. Proses Pengosongan : Proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik
E. Jenis Baterai
Baterai dikelompokan menjadi 2 jenis yaitu :
1. Baterai Primer yaitu batere yang hanya digunakan satu kali, dan setelah habis isi (Recharge).
a. Baterai Leclenche (Zn MnO2) baterai sel kering /Dry Cell.
Merupakan jenis baterai yang banyak digunakan sejak beberapa puluh tahun
yng lalu. Satu sel batere berkapasitas 1,5 volt. Kutub positif (Anoda)
mengunakan Zn, Kutub negatip (Katoda) menggunakan MnO2 Pada suhu tingi
kapasitas sel leclanche akan turun dengan drastic, oleh sebab itu
penyimpanan batere ini harus ditempat yang bersuhu rendah.
b.Baterai sel kering Magnesium (MgMnO2). Merupakan jenis batere yang
memiliki konstruksi serupa dengan batere seng. Memiliki kapasitas satu
cell 1,5 volt. Kutub positip (Anoda) menggunakan Mg, Kutub negatif
(Katoda) menggunakan MnO2. Baterai ini memiliki kelebihan kapasitas
umur 2x sel kering dan stabil pada temperature tinggi. Adapun
kekurangannya yaitu, tidak bisa dibuat sekecil mungkin. Pada keadaan
kerja akan timbul Reaksi Parasitik akibat dari pembuangan gas hydrogen.
c. Baterai MnO2 Alkaline. Sama seperti dua jenis baterai diatas dan
memiliki kapasitas 1,5 volt, hanya memiliki perbedaan pada segi
konstruksi, elektrolitnya, dan tahanan dalamnya lebih kecil. Batere ini
memiliki kelebihan yaitu :
· Pada proses pemakaian akan tetap pada rating yang dimiliki meskipun pemakaiannya tak menentu.
· Pada pembebanan tingi dan terus menerus, mampu memberikan umur pelayanan 2 – 10 kali pemakaian dari sel leclanche.
· Sangat baik dioperasikan pada temperature rendah sampai -25 derajat celcius.
Baterai yang sering digunakan adalah zinc-alcaline manganese oxide.
zinc-alcaline manganese oxide memberikan daya olebih per penggunaannya
dibandingkan batere sekunder. zinc-alcaline manganese oxide mempunyai
umur (waktu hidup yang lama).
Rechargeable alcaline
Baterai alcaline mempunyai umur(waktu hidup) yang panjang ,namun daur hidupnya lebih pendek dari pada batere sekunder lainnya.
d.Sel Merkuri. Baterai ini pada Anoda menggunakan Zn dan pada katoda
menggunakan Oksida Merkuri. Dan pada elektrolit menggunakan Alkaline.
Kapasitas maksimal stabil yaitu 1,35 volt, yang biasa digunakan pada
tegangan referensi. Kapasitas dari batere ini dapat sampai 1,4 volt bila
katodanya Oxida Merkuri atau Oxida Mangan. Dari segi ukuran berdiameter
dari 3/8- 1 inchi.
e.Sel oksida perak (AgO2). Baterai ini pada Katoda menggunakan serbuk
elektroloit alkaline dan pada Anoda menggunakan oksida perak. Teganagan
pada Open Circuit yaitu1,6 volt dan tegangan nominal pada beban sebesar
1,5 volt apabila katodanya oksida merkuri atau oksida mangan. Dari segi
ukuran batere ini sebesar 0.3 – 0.5 inchi. Biasa digunakan untuk
kamera, alat bantu pendengaran dan jam elektronik.
f. Baterai Litium. Jenis baru dari sel primer, yang mempunti tegangan
out put yang tinggi,memiliki umur yangf panjang, ringan dan kecil.
Sehingga baterai ini digunakan untuk pemakaian khusus. Tegangan out put
tanpa beban sebesar 2,9 volt atau 3,7 volt, tergantung dari elektrolit
yang digunakan. Penggunaan litium sangat terbatas, biasa digunakan dalam
bidang militer, karena apabila tidak hati-hati dalam penggunaan bisa
meledak.
2. Baterai Sakunder yaitu batere yang bias digunakan berkali kali
dengan mengisi kembali muatannya, apabila telah habis energinya setelah
dipakai.
F. Cara Kerja Baterai
Baterai adalah suatu proses kimia listrik, dimana pada saat
pengisian/cas/charge energi listrik diubah menjadi kimia dan saat
pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik.
Baterai (dalam hal ini adalah aki; aki mobil/motor/mainan) terdiri dari
sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil
dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang
dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki
tegangan 6 V memiliki 3 sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).
Gambar:Baterai 12 Volt
Gambar : Baterai 6 Volt
Antara satu sel dengan sel lainnya dipisahkan oleh dinding penyekat yang
terdapat dalam bak baterai, artinya tiap ruang pada sel tidak
berhubungan karena itu cairan elektrolit pada tiap sel juga tidak
berhubungan (dinding pemisah antar sel tidak boleh ada yang bocor /
merembes). Di dalam satu sel terdapat susunan pelat pelat yaitu beberapa
pelat untuk kutub positif (antar pelat dipisahkan oleh kayu, ebonit
atau plastik, tergantung teknologi yang digunakan) dan beberapa pelat
untuk kutub negatif. Bahan aktif dari plat positif terbuat dari oksida
timah coklat (PbO2) sedangkan bahan aktif dari plat negatif ialah timah
(Pb) berpori (seperti bunga karang). Pelat-pelat tersebut terendam oleh
cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).
1. Saat baterai mengeluarkan arus
a. Oksigen (O) pada pelat positif terlepas karena
bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan hidrogen (H) pada cairan elektrolit
yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung / berubah menjadi air
(H20).
b. Asam (SO4) pada cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb) di
pelat positif maupun pelat negatif sehigga menempel dikedua pelat
tersebut. Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai)
habis alias dalam keadaan discharge. Pada saat baterai dalam keadaan
discharge maka hampir semua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel
sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampir melulu
hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya berat jenis cairan menurun
menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekati berat jenis air yang 1
kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnya
sekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas
isi baterai bisa diketahui apakah masih penuh atau sudah berkurang
yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah
satu alat yang wajib ada di bengkel aki (bengkel yang menyediakan jasa
setrum/cas aki). Selain itu pada saat baterai dalam keadaan discharge
maka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O) dimana air ini bisa
membeku, bak baterai pecah dan pelat-pelat menjadi rusak.
Ilustrasi baterai dalam keadaan terisi penuh
Ilustrasi baterai saat mengeluarkan arus
Ilustrasi baterai dalam keadaan tak terisi (discharge)
Air memiliki berat jenis 1 kg/dm3 (1 kg per 1000 cm3 atau 1 liter) dan
asam sulfat memiliki berat jenis 1,285 kg/dm3 pada suhu 20 derajat
Celcius.
Catatan:
kg = kilogram
dm3 = decimeter kubik = liter
cm3 = centimeter kubik / cc (centimeter cubic)
1 dm = 1 liter = 1000 cm3 = 1000 cc
2. Saat baterai menerima arus
Baterai yang menerima arus adalah baterai yang sedang disetrum/dicas
alias sedang diisi dengan cara dialirkan listrik DC, dimana kutup
positif baterai dihubungkan dengan arus listrik positif dan kutub
negatif dihubungkan dengan arus listrik negatif. Tegangan yang dialiri
biasanya sama dengan tegangan total yang dimiliki baterai, artinya
baterai 12 V dialiri tegangan 12 V DC, baterai 6 V dialiri tegangan 6 V
DC, dan dua baterai 12 V yang dihubungkan secara seri dialiri tegangan
24 V DC (baterai yang duhubungkan seri total tegangannya adalah jumlah
dari masing-maing tegangan baterai : Voltase1 + Voltase2 =
Voltasetotal). Hal ini bisa ditemukan di bengkel aki dimana ada beberapa
baterai yang duhubungkan secara seri dan semuanya disetrum sekaligus.
Berapa kuat arus (ampere) yang harus dialiri bergantung juga dari
kapasitas yang dimiliki baterai tersebut (penjelasan tentang ini bisa
ditemukan di bagian bawah).
Konsekuensinya, proses penerimaan arus ini berlawanan dengan proses pengeluaran arus, yaitu :
a. Oksigen (O) dalam air (H2O) terlepas karena bereaksi / bersenyawa /
bergabung dengan timah (Pb) pada pelat positif dan secara perlahan-lahan
kembali menjadi oksida timah colat (PbO2).
b. Asam (SO4) yang menempel pada kedua pelat (pelat positif maupun
negatif) terlepas dan bergabung dengan hidrogen (H) pada air (H2O) di
dalam cairan elektrolit dan kembali terbentuk menjadi asam sulfat
(H2SO4) sebagai cairan elektrolit. Akibatnya berat jenis cairan
elektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285 (pada baterai yang terisi
penuh).
G. Cairan elektrolit
Pelat-pelat baterai harus selalu terendam cairan elektrolit, sebaiknya
tinggi cairan elektrolit 4 – 10 mm diatas bagian tertinggi dari pelat.
Bila sebagian pelat tidak terendam cairan elektrolit maka bagian pada
pelat yang tidak terendam tersebut akan langsung berhubungan dengan
udara akibatnya bagian tersebut akan rusak dan tak dapat dipergunakan
dalam suatu reaksi kimia yang diharapkan, contoh, sulfat tidak bisa lagi
menempel pada bagian dari pelat yang rusak, sebab itu bisa ditemukan
konsentrasi sulfat yang sangat tinggi dari ruang sel yang sebagian
pelatnya sudah rusak akibat sulfat yang sudah tidak bisa lagi bereaksi
dengan bagian yang rusak dari pelat. Oleh karena itu kita harus
memeriksa tinggi cairan elektrolit dalam baterai kendaraan bermotor
setidaknya 1 bulan sekali (kalau perlu tiap 2 minggu sekali agar lebih
aman ) karena senyawa dari cairan elektrolit bisa menguap terutama
akibat panas yang terjadi pada proses pengisian (charging), misalnya
pengisian yang diberikan oleh alternator.
Bagaimana jika cairan terlalu tinggi? Ini juga tidak baik karena cairan
elektrolit bisa tumpah melalui lubang-lubang sel (misalnya pada saat
terjadi pengisian) dan dapat merusak benda-benda yang ada disekitar
baterai akibat korosi, misalnya sepatu kabel, penyangga / dudukan
baterai, dan bodi kendaraan akan terkorosi, selain itu proses
pendinginan dari panasnya cairan elektrolit baterai oleh udara yang ada
dalam sel tidak efisien akibat kurangnya udara yang terdapat di dalam
sel, dan juga asam sulfat akan berkurang karena tumpah keluar; bila asam
sulfat berkurang dari volume yang seharusnya maka kapasitas baterai
tidak akan maksimal karena proses kimia yang terjadi tidak dalam keadaan
optimal sehingga tenaga / kapasitas yang bisa diberikan akan berkurang,
yang sebelumnya bisa menyuplai katakanlah 7 ampere dalam satu jam
menjadi kurang dari 7 ampere dalam satu jam, yang sebelumnya bisa
memberikan pasokan tenaga sampai katakanlah 1 jam kini kurang dari 1 jam
isi/tenaga baterai sudah habis.
H. Penyulfatan
Baterai, digunakan ataupun tidak, akan mengeluarkan isinya (maksudnya
tenaga baterai keluar / berkurang bukan cairan elektrolit). Bila sedang
tidak digunakan maka pengeluaran tersebut terjadi secara perlahan yang
biasa disebut pengeluaran isi sendiri (self discharge). Cepat atau
lambatnya pengeluaran dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya
adalah suhu elektrolit. Sebuah baterai tak terpakai yang berisi penuh
akan habis isinya dalam jangka waktu 3 bulan jika elektrolit memiliki
suhu 40 derajat Celcius, sedangkan makin dingin suhunya maka makin
lambat isi berkurang, contoh, elektrolit yang bersuhu 20 derajat Celcius
isinya hanya akan hilang setengah bagian (50%) dalam 3 bulan, dan yang
bersuhu 15 derajat Celcius isinya hanya akan berkurang sebesar 7-8%
dalam 3 bulan.
Baterai yang sedang mengeluarkan isinya sendiri secara perlahan akan
menyulfat. Maksud penyulfatan adalah sulfat timah (PbSO4) yang terbentuk
selama pengeluaran membuat bahan aktif menjadi keras dan mati.
Penyulfatan kadang-kadang bisa dihilangkan dengan pengisian lambat (slow
charge) sehingga bagian-bagian dari timah sulfat (PbSO4) mencapai harga
yang normal. Penyulfatan yang sudah terlalu banyak pada satu baterai
tidak mungkin dihilangkan, baterai ini harus diganti. Penggantian cairan
elektrolit (biasa dikenal dengan pengurasan) tidak akan membantu atau
tidak akan banyak membantu karena yang sudah rusak disin adalah
pelat-pelatnya, kalaupun berhasil memiliki kapasitas setelah dikuras,
dalam waktu yang sangat singkat (tergantung pada tingkat kerusakan
pelat-pelatnya) baterai akan lemah (drop) kembali.
I. Mengatasi penyulfatan
1. Baterai yang tak terpakai disimpan pada ruangan yang bersuhu rendah (suhu yang lebih dingin).
2. Baterai yang tak terpakai diisi dengan arus pengisian yang sangat
rendah yaitu dengan pengisian perawatan (maintenance charge) sampai
penuh atau baterai diisi secara teratur tiap bulan.
Pada nomor 2, metode yang paling baik adalah dengan pengisian perawatan
(maintenance charge), artinya kita harus memiliki alat pengisi (charger)
(lebih baik lagi kalau kuat arus dari alat tersebut bisa kita atur kuat
lemahnya) yang secara otomatis menghentikan proses pengisian jika
baterai sudah terisi penuh dan kembali menghidupkan proses pengisian
jika isi baterai mulai berkurang (memiliki fitur deteksi). Jika tidak
ada fitur otomatisasi maka terpaksa yang kita lakukan adalah mengisi
baterai secara penuh menggunakan pengisian lambat (slow charge) tiap
bulan. Terpaksa disini disebabkan karena baterai yang sudah terisi penuh
tidak akan bertambah lagi isinya walaupun tetap terus diisi, selain itu
baterai yang t erisi penuh akan kian bertambah panas bila terus diisi /
disetrum (overcharging) sehingga beresiko merusaknya, ditambah lagi
dengan terjadinya penguapan gas, dan terutama bahaya kemungkinan meledak
yang pada akhirnya merusak baterai secara total (sama sekali tidak bisa
dipergunakan) dan bahkan berbahaya bagi orang yang ada disekelilingnya
jika cairan asam dari baterai muncrat dan mengenai orang tersebut!
Ingat, cairan asam bisa mengorosi/merusak plat besi, apalagi daging
manusia! Termasuk juga cairan accu zur (cairan yang disikan pada baterai
baru yaitu saat pertama kali diisi) cukup korosif! Jadi berhati-hatilah
jika berhubungan dengan cairan accu zur terlebih lagi cairan yang telah
ada dalam baterai!
J. Kapasitas Baterai
Kapasitas baterai adalah jumlah ampere jam (Ah = kuat arus/Ampere x
waktu/hour), artinya baterai dapat memberikan / menyuplai sejumlah
isinya secara rata-rata sebelum tiap selnya menyentuh tegangan / voltase
turun (drop voltage) yaitu sebesar 1,75 V (ingat, tiap sel memiliki
tegangan sebesar 2 V; jika dipakai maka tegangan akan terus turun dan
kapasitas efektif dikatakan sudah terpakai semuanya bila tegangan sel
telah menyentuh 1,75 V). Misal, baterai 12 V 75 Ah. Baterai ini bisa
memberikan kuat arus sebesar 75 Ampere dalam satu jam artinya memberikan
daya rata-rata sebesar 900 Watt (Watt = V x I = Voltase x Ampere = 12 V
x 75 A). Secara hitungan kasar dapat menyuplai alat berdaya 900 Watt
selama satu jam atau alat berdaya 90 Watt selama 10 jam, walaupun pada
kenyataannya tidak seperti itu (dijelaskan di bawah ini). Kembali ke
kapasitas baterai, pada kendaraan bermotor kapasitas ini bisa
dianalogikan sebagai volume maksimal tangki bahan bakar namun yang
membuat berbeda adalah kapasitas pada baterai bisa berubah-ubah dari
nilai patokannya, jadi mirip tangki bahan bakar mobil yang bahannya
terbuat dari karet. Sebagai ilustrasi saya beri contoh balon karet,
isinya bisa besar jika terus dimasukkan udara atau bisa juga kecil jika
udara yang ditiup sedikit saja. Nah, kapasitas baterai juga tidak tetap,
mirip contoh balon karet tadi, dimana ada tiga faktor yang menentukan
besar kecilnya kapasitas baterai yaitu :
* Jumlah bahan aktif
Makin besar ukuran pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit
maka makin besar kapasitasnya; makin banyak pelat yang bersentuhan
dengan cairan elektrolit maka makin besar kapasitasnya. Jadi untuk
mendapatkan kapasitas yang besar luas pelat dan banyaknya pelat haruslah
ditingkatkan, dengan catatan bahwa pelat haruslah terendam oleh cairan
elektrolit. Dari sini kita kembali bisa menyadari betapa pentingnya bagi
pelat-pelat agar terendam oleh cairan elektrolit karena bagian dari
pelat yang tidak terendam sama sekali tidak akan berfungsi bagi
peningkatan kapasitas!
* Temperatur
Makin rendah temperatur (makin dingin) maka makin keci l kapasitas
baterai saat digunakan karena reaksi kimia pada suhu yang rendah makin
lambat tidak peduli apakah arus yang digunakan tinggi atapun rendah.
Kapasitas baterai biasanya diukur pada suhu tertentu, biasanya 25
derajat Celcius.
· Waktu dan arus pengeluaran
Pengeluaran lambat (berupa pengeluaran arus yang rendah) mengakibatkan
waktu pengeluaran juga diperpanjang alias kapasitas lebih tinggi.
Kapasitas yang dinyatakan untuk baterai yang umum pemakaiannya pada
pengeluaran tertentu, biasanya 20 jam. Contoh: Baterai 12 V 75 Ah bisa
dipakai selama 20 jam jika kuat arus rata-rata yang digunakan dalam 1
jam adalah 3,75 Ampere (75 Ah / 20 h), sedangkan bila digunakan sebesar 5
Ampere maka waktu pemakaian bukannya 15 jam (75 Ah / 5 A) tapi lebih
kecil yaitu 14 jam, sedangkan pada penggunaan Ampere yang jauh lebih
besar, yaitu 7,5 Ampere maka waktu pemakaian bukan 10 jam (75 A / 7,5 A)
tapi hanya 7 jam!
Hal ini bisa menjadi jawaban bagi mereka yang menggunakan UPS, misal 500
VA atau 500 Watt.hour, yang mana baterai UPS hanya bertahan lebih
kurang 5 – 15 menit untuk komputer yang memerlukan daya 250 Watt,
padahal kalau berdasarkan hitungan kasar seharusnya bisa bertahan selama
2 jam ( 500 Watt.hou r / 250 Watt ). Sebagai contoh nyata, sebuah aki
kering 12 V dan 18 Ah mencantumkan nilai spesifikasi sebagai berikut :
20 hr @ 0,9 A = 18 A
5 hr @ 3,06 A = 15,3 A
1 hr @ 10,8 A = 10,8 A
1/2 hr @ 18 A = 9 A
Jika dilihat dari spesifikasi maka aki ini memiliki kapasitas efektif
sebesar 18 Ah namun suplai dari aki sebenarnya hanya bisa dilakukan
selama :
* 20 jam jika kuat arus yang dipakai hanya sebesar 0,9 A untuk tiap jam
artinya hanya memakai daya sebesar 10,8 Watt/jam (12 V x 0,9 A) –>
Kapasitas = 18 Ah (0,9 A x 20 hour)
* 5 jam jika kuat arus yang dipakai 3,06 A atau berdaya 36,72 Watt/jam
(12 V x 3,06 A) –> Kapasitas = 15,3 Ah (3,06 A x 5 hour)
* 1 jam jika kuat arus yang dipakai 10,8 A atau berdaya 129,6 Watt/jam
(12 V x 10,8 A) –> Kapasitas = 10,8 Ah (10,8 A x 1 hour)
* 1/2 jam jika kuat arus yang dipaka i sama dengan kapasitas efektifnya
yang 18 Ah atau berdaya 216 Watt/jam (12 V x 18 A) –> Kapasitas = 9
Ah (18 A x 0,5 hour).
Dari sini Anda sudah bisa menyimpulkan bahwa makin rendah arus yang
dikeluarkan/ dipergunakan maka baterai mampu menyuplai dalam waktu yang
lebih panjang artinya kapasitas baterai bisa sama persis dengan
kapasitas efektif sebesar 18 Ah bila menggunakan kuat arus seperduapuluh
dari kapasitas efektifnya (1/20 x 18 A) dan sebaliknya semakin besar
pemakaian arus makin kecil pula kapasitas baterai yang bahkan bisa cuma
mencapai 9 Ah.
Saya pribadi tidak tahu persis apa rumus yang bisa menghitung hubungan
flukutasi arus dengan kapasitas yang dihasilkannya tapi secara kasar
-berdasarkan data diatas- pemakain arus sebesar 60% dari kapasitas
efektifnya akan bertahan selama 1 jam. Jadi untuk mendapatkan kapasitas
baterai yang bisa menyalakan peralatan berdaya 300 Watt selama satu jam
digunakan perhitungan berikut :
- Dapatkan ukuran Ampere, yaitu 25 A (Ampere (I) = Daya / Voltase = P / V = 300 / 12 = 25)
- Kapasitas efektif dari baterai yang dicari adalah 41,67 Ah (Ampere / 60% = 25 x 100 / 60).
K. Pengisian baterai/Cas aki/Accu charging
Pengisian arus dialirkan berlawanan dengan waktu pengeluaran isi yang
berarti juga bahwa beban aktif dan elektrolit diubah supaya energi kimia
bateari mencapai maksimum.
Ada tiga metode pengisian bateari :
1. Pengisian perawatan (maintenance charging) digunakan untuk
mengimbangi kehilangan isi (self discharge), dilakukan dengan arus
rendah sebesar 1/1000 dari kapasitas baterai. Ini biasa dilakukan pada
baterai tak terpakai untuk melawan proses penyulfatan. Bila baterai
memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian perawatan adalah
45 mA (miliAmpere).
2. Pengisian lambat (slow charging) adalah suatu pengisian yang lebih
normal. Arus pengisian harus sebesar 1/10 dari kapasitas baterai. Bila
baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian lambat
adalah 4,5 A. Waktu pengisian ini bergantung pada kapasitas baterai,
keadaan baterai pada permulaan pengisian, dan besarnya arus pengisian.
Pengisian harus sampai gasnya mulai menguap dan berat jenis elektrolit
tidak bertambah walaupun pengisian terus dilakukan sampai 2 – 3 jam
kemudian.
3. Pengisian cepat (fast charging) dilakukan pada arus yang besar yaitu
mencapai 60 – 100 A pada waktu yang singkat kira-kira 1 jam dimana
baterai akan terisi sebesar tiga per empatnya. Fungsi pengisian cepat
adalah memberikan baterai suatu pengisian yang memungkinkannya dapat
menstarter motor yang selajutnya generator memberikan pengisian ke
baterai.
L. Hal-hal Lain Bentang Baterai
Baterai yang terawat dengan baik dapat berfungsi sampai beberapa tahun,
sebaliknya jika tak terawat, baterai bisa diganti kurang dari satu
tahun! Pemegang baterai yang longgar bisa menyebabkan baterai tak tahan
lama, kabel starter yang rusak dapat mengakibatkan hubungan singkat
sehingga baterai cepat rusak, dan baterai yang kotor dapat menyebabkan
arus hilang terutama pada kondisi cuaca yang lembab.
Gas-gas yang menguap pada waktu pengisian baterai dapat meledak sehingga
menggunakan api pada ruangan dimana baterai diisi dilarang keras!
Selain itu ruangan baterai harus dilengkapi dengan ventilasi yang baik
untuk mencegah timbulnya karat karena adanya gas asam sulfur. Campuran
timah pada baterai selalu beracun karena itu diperlukan kebersihan dan
kehati-hatian ekstra. Memeriksa kondisi baterai tidak bisa hanya dengan
mengukur tinggi tegangan /voltase yang dihasilkan tapi juga harus dengan
memberikan beban pada baterai tersebut.
Bila mengunakan baterai lebih dari satu dimana kondisinya secara
keseluruhan sudah lemah maka seluruh baterai harus diganti jadi tidak
bisa hanya sekedar mengganti baterai yang sudah lemah saja! Karena jika
sebagia diganti dan sebagian lain masih menggunakan baterai yang lama
maka peralatan listrik akan menggunakan karakteristik dari baterai
terlemah yaitu baterai lama yang masih dipakai dan berakibat penggantian
baterai yang lebih cepat; dalam jangka panjang biayanya justru lebih
tinggi daripada mengganti seluruh baterai sedari awal. Selain itu alat
pengisi baterai (charger) akan melihat keseluruhan baterai sebagai satu
kesatuan baterai sehingga batera lama ada kemungkinan bisa mengalami
overcharging dan baterai baru mengalami underchargin g yang pada
akhirnya mengakibatkan kerusakan baterai secara total terlebih lagi
hasil dar baterai gabungan tersebut menyebabkan peralatan listrik tidak
bekerja / berjalan secara memadai. Aki kering maupun basah memiliki
prinsip kerja yang sama termasuk pengisian arusnya. Jadi substitusi
dimungkinkan terjadi namun perlu diperhatikan karakteristik dari
peralatan yang menggunakannya dan sistem yang ada.
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari
reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia
dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki.
Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang
menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom
dalam sebuah reaksi kimia.
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan
mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen
penting, yaitu: batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai)
seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) pasta sebagai
elektrolit (penghantar).
Bahan kimia yang digunakan untuk pembuatan bakterai: Belerang, Air
raksa, Asam sulfat, Seng, Amonium klorida, Antimon, Kadmium, Perak,
Nikel, Hidrida logam nickel, Litium, Hidrida, Kobalt, Mangan,
Nitrogliserin, Rubidium
B. Saran
1. Baterai yang tak terpakai disimpan pada ruangan yang bersuhu rendah (suhu yang lebih dingin).
2. Baterai yang tak terpakai diisi dengan arus pengisian yang sangat
rendah yaitu dengan pengisian perawatan (maintenance charge) sampai
penuh, atau baterai diisi secara teratur tiap bulan.
Pada nomor 2, metode yang paling baik adalah dengan pengisian perawatan
(maintenance charge), artinya kita harus memiliki alat pengisi (charger)
(lebih baik lagi kalau kuat arus dari alat tersebut bisa kita atur kuat
lemahnya) yang secara otomatis menghentikan proses pengisian jika
baterai sudah terisi penuh dan kembali menghidupkan proses pengisian
jika isi baterai mulai berkurang (memiliki fitur deteksi). Jika tidak
ada fitur otomatisasi maka terpaksa yang kita lakukan adalah mengisi
baterai secara penuh menggunakan pengisian lambat (slow charge) tiap
bulan. Terpaksa disini disebabkan karena baterai yang sudah terisi penuh
tidak akan bertambah lagi isinya walaupun tetap terus diisi, selain itu
baterai yang terisi penuh akan kian bertambah panas bila terus
diisi/disetrum (overcharging) sehingga beresiko merusaknya, ditambah
lagi dengan terjadinya penguapan gas, dan terutama bahaya kemungkinan
meledak yang pada akhirnya merusak baterai secara total (sama sekali
tidak bisa dipergunakan) dan bahkan berbahaya bagi orang yang ada
disekelilingnya jika cairan asam dari baterai muncrat dan mengenai orang
tersebut! Ingat, cairan asam bisa mengorosi/merusak plat besi, apalagi
daging manusia! Termasuk juga cairan accu zur (cairan yang disikan pada
baterai baru yaitu saat pertama kali diisi) cukup korosif! Jadi
berhati-hatilah jika berhubungan dengan cairan accu zur terlebih lagi
cairan yang telah ada dalam baterai!
DAFTAR PUSTAKA
Benny Karyadi, 1997, Kimia 2, P.T. Balai Pustaka, Jakarta
Hart Harold, 2007, Kimia Organik, Edisi II, Erlangga, Jakarta.
Oxtoby, D.W., Gillis, H.P., Nachtrieb, N.H. (2001) Prinsip-prinsip
Kimia Modern. Edisi ke-4. Jilid 1. Diterjemahkan oleh S.S. Achmadi.
Jakarta: Erlangga.
Petrucci H. Raplh. Suminar, 1987, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 2, Erlangga, Jakarta.
Shidiq Premono, Anis Wardani, Nur Hidayati, 2007, Kimia, P.T .Pustaka Insan Madani, Yogyakarta.
