Baterai (Aki) merupakan sebuah sel listrik yang di dalamnya terjadi proses berlangsungnya elektrokimia yang reversib (pembalikan) dengan efisiensi yang tinggi. Proses elektrokimia reversib adalah di mana baterai dalam proses pengosongan, yaitu proses pengubahan energu kimia menjadi energi listrik dan sebaliknya dari energi listrik menjadi energi kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah yang berlawanan di dalam sel baterai.
FUNGSI BATTERY
Baterai atau aki berfungsi untuk menyimpan dan mensuplai energi listrik ke komponen kelistrikan lainnya.
1. Sistem Starter
2. Penerangan dan lain-lain.
3. Sistem Pengapian
KOMPONEN UTAMA BATTERY
 |
1. Kotak / Bak Battery
berfungsi untuk menampung semua komponen baterai yang ada di dalamnya dan juga sebagai pelindung. Kotak battery pada jenis aki basah dibuat transparan untuk mempermudah melakukan pemeriksaan jumlah elektrolit baterai. Hal ini dapat dilihat pada garis minimal dan maksimal kotak baterry.
2. Tutup Battery
Berfungsi sebagai tutup dan tempat dudukan terminal battery. Pada setiap tutup battery terdapat lubang ventilasi.
3. Plat Battery
Berfungsi sebagai tempat kedudukan bahan aktif. Terdapat dua buah plat battery, plat positif dan plat negatif. Kedua Plat tersebut mempunyai grid yang terbuat dari antimoni dan paduan timah. Plat positif terdiri dari bahan antimoni yang dilapisi dengan lapisan antu oksida timah (lead dioxide, PbO2) yang berwarna coklat dan Plat negatif terbuat dari sponge lead (Pb) yang berwarna abu-abu pada battery asam timah. Jumlah dan ukuran plat mempengaruhi kemampuan battery dalam mengalirkan arus. Maka semakin banyak platnya semakin besar arus yang dihasilkan.
4. Separator
berfungsi untuk memisahkan plat positif dengan negatif agar tidak terjadi hubungan singkat pada keduanya dan juga berfungsi sebagai pelindung plat-plat battery terutama plat positif. Bagian separator berpori-pori yang memungkinkan elektrolit dapat melewatinya.
5. Blok Sel
Merupakan sekumpulan plat-plat battery yang terdiri dari plat positif dan plat negatif pada separator dalam suatu susunan tertentu. Satu buah sel menfhasilkan tegangan 2,1 Volt sehingga pada battery jumlah sel nya 6 menghasilkan tegangan 12,6 Volt.
6. Terminal Battery
Secara umum ada dua buah terminak pada battery, yaitu terminal positif dan terminal negatif. Terminal ini terletak di bagian atas tutup battery.
7. Tutup Ventilasi
Berfungsi sebagau tutup lubang yang digunakan untuk menambah atau memeriksa elektrolit baterai. Komponen ini terdapat pada battery jenis basah, pada baterai masing masing sel terdapat tutup lubang ventilasi yang berfungsi untuk mengeluarkan gas hidrogen hasil reaksi kimia pada proses pengisian.
8. Elektrolit
Adalah suatu senyawa dalam bentuk cairan atau larutan yang memiliki kemampuan dapat menghantarkan listrik. Senyawa ini terdiri dari campuran asam sulfat (H2S04) dan air (H20). Secara kimia, campuran tersebut bereaksi dengan bahan aktif pada plat battery untuk menghasilkan listrik. Baterai yang terisi penuh mempunyai kadar 35% asam sulfat dan 75% air. Laruan elekteolit mempunyai berat jenis 1,270 pada 200C (680F) saat baterai terisi penuh dan baterai kosong mempunyai BJ 1,100 - 1,130.
9. Berat Jenis Elektrolit
Merupakan pernyataan perbandingan dari benda/elektrolit tersebut dibanding dengan air dalam jumlah yang sama. Perbandingan tersebut akan menentukan sifat kuat lemahnya Berat Jenis elektrolit. Dimana berat jenis air adalah 1 dan berat jenis asam sulfat 1,835, maka pada berat jenis larutan elektrolit pada baterai sekitar 1,270 - 1,280.
Kapasitas Battery
Adalah jumlah listrik yang dapat dihasilkan dengan arus tetap yang mencapai Volt akhir. Besarnya kapasitas baterai ditentukan dengan mengalika besar arus pelepasan dengan waktu pelepasan dan dinyatakan dengan satuan ampere jam (Ampere Hour) atau AH. Untuk menyatakan kapasitas battery, perlu ditentukan laju arus pelepasan (pengosongan) standar suhu untuk menentukan kapasitas battery adalah 25 C.
Jenis Battery
Secara umum ada dua jenis aki (Lead Acid Battery), yaitu:
1. Starting Battery.
Merupakan jenis aki yang dirancang mampu menghasilkan energi (arus listrik) yang tinggi dalam waktu singkat sehingga dapat menyalakan mesin seperti mesin kendaraan. Dengan kata lain untuk menghidupkan mesin dibutuhkan arus listrik yang tinggi. Setelah mesin hidup aki istirahat sambil dicas kembali oleh dinamo (alternator). Jadi aki akan selalu penuh terisi arus listrik tidak pernah sampai habis. Jika aki sering terpakai sampai habis aki jenis ini akan cepat rusak.
Konstruksinya menggunakan banyak pelat tipis secara paralel agar resistansinya rendah dengan permukaan yang lebih luas agar dapat melepas arus listrik yang tinggi saat dibutuhkan. Aki jenis ini banyak digunakan pada kendaraan untuk menyalakan mesin.
2. Deep Cycle Battery.
Kebalikan dari jenis Starting Battery, Deep Cycle Battery dirancang untuk menghasilkan energi (arus listrik) yang stabil (tidak sebesar Starting Battery) namun dalam waktu yang lama. Aki jenis ini tahan terhadap siklus pengisian - pengosongan aki yang berulang-ulang (Deep Cycle) karenanya konstruksinya menggunakan pelat yang lebih tebal seperti terlihat pada gambar. Aki Deep Cycle banyak digunakan pada peralatan yang menggunaan motor listrik seperti kursi roda, forklift, mobil golf. Jenis ini juga banyak digunakan pada proyek energi alternatif untuk menyimpan arus listrik seperti padapembangkit listrik ternaga surya,pembangkit listrik tenaga angin danpembangkit listrik tenaga air.
Terlepas dari dua jenis aki di atas, aki juga digolongkan sebagai:
1. Flooded Lead Acid Battery (FLA).
Jenis ini desebut juga Wet Cell atau Flooded Battery. Di pasaran, aki ini dikenal dengan aki basah. Maksudnya sel-sel di dalam aki harus terendam cairan elektrolit dan jika level cairannya kurang harus ditambah. Ciri-cirinya setiap sel ada katup untuk pengisian cairan elektrolitnya. Jenis ini paling banyak di sekitar kita.
2. Valve-Regulated Lead Acid Battery (VLRA).
Jenis ini sering juga disebut Sealed Lead Acid battery atau Sealed Maintenance Free battery. Secara fisik aki jenis ini terlindung / tertutup rapat, yang nampak dari luar hanya terminal (+) positif dan (-) negatif. Didesain agar cairan elektrolit tidak berkurang karena bocor atau penguapan. Aki jenis ini memiliki katup ventilasi yang hanya terbuka pada tekanan yang ekstrem untuk pembuangan gas hasil reaksi kimianya. Tidak ada katup untuk isi ulang cairan elektrolitnya, karenanya dikenal dengan aki bebas perawatan (Maintenance Free Battery).
Aki VRLA dibagi menjadi 2 kenis berdasarkan konstruksi internalnya, yaitu:
1. Gel Cells.
Aki jenis ini, cairan elektrolitnya dicampur dengan pasir silica sehingga menjadi kental seperti jelly (agar-agar atau puding). Kemudian jelly ini berfungsi seperti halnya cairan elektrolit. Aki jenis ini sebaiknya jangan digunakan pada perangkat yang membutuhkan suplai arus listrik yang tinggi (discharging) atau di cas dengan arus yang tinggi pula (charging). Kalau tidak jelly-nya akan cepat robek atau rusak sehingga aki tidak dapat digunakan lagi.
2. Absorbent Glass Mat Battery (AGM).
Aki jenis ini memiliki separator (pemisah) yang terdiri dari fiberglass yang diletakkan di antara pelat-pelat selnya yang bertujuan menyerap cairan elektrolit agar tersimpan di pori-pori fiberglass. Fungsi fiberglass ini mirip seperti handuk yang menyerap air ketika salah satu ujung handuknya dicelupkan ke dalam ember yang berisi air.
Diantara kelebihan AGM baterry adalah:
- Hampir semua aki AGM sistim pengecasannya sama seperti pengecasan aki pada umumnya. Tidak memerlukan syarat-syarat dan alat pengecas (charger) yang khusus.
- Dapat disimpan untuk waktu yang lama tanpa harus dicas ulang karena self-discharge nya sangat rendah (1% - 3% per bulan). (Self-discharge = penurunan kapasitas / tegangan aki pada kondisi tanpa beban karena adanya resistansi internal).
- Karena resistansi internal-nya sangat rendah, aki tidak akan kepanasan walau digunakan pada beban yang membutuhkan arus yang besar atau saat di-cas ulang dengan arus listrik yang tinggi.
- Bebas perawatan, anti penguapan, anti bocor dan tetap beroperasi walaupun dalam cuaca sangat dingin, bahkan walau casing akinya retak atau pecah akan tetap beroperasi dengan baik.
Sedangkan kekurangannya, sejauh ini harganya yang (masih) mahal.
CARA KERJA BATTERY AKI
Meski demikian, aki ini hanya dipakai saat mesin kendaraan belum hidup. Ini karena mesin memiliki altenator sebagai sumber listrik selain aki, namun altenator ini hanya bekerja hanya saat mesin menyala. Oleh sebab itu, aki masih berguna disaat mesin kendaraan belum dihidupkan.
Dalam prosesnya, ada dua istilah dalam aki atau baterai kendaraan.
1. Discharge
Discharge adalah proses pengeluaran arus listrik dari baterai. Proses discharge ini secara otomatis akan terjadi apabila rangkaian kelistrikan dalam posisi tertutup (rangkaian positif dan negative baterai terhubung). Akibat dari proses discharge ini akan menguras daya listrik didalam baterai sehingga aki akan kosong.
2. Recharge
Recharge adalah proses pengisian arus kedalam aki, proses ini mirip seperti saat anda melakukan pengisian daya ponsel. Dimana arus akan dialirkan menuju terminal negative dan positif lalu daya baterai akan kembali terisi. Sehingga nantinya aki kembali bisa digunakan.
Proses recharge ini, juga secara otomatis aktif saat mesin dihidupkan. Ini karena proses recharge menggunakan altenator sebagai pengisi daya aki.
Oleh sebab itu, meski aki mobil atau motor kita tidak pernah di charge, aki tidak akan tekor.
Proses pengisian dan pengeluaran aki
Aki atau baterai menggunakan reaksi kimia untuk melakukan dua proses diatas. Secara sederhana, saat discharge terjadi reaksi kimia yang menghasilkan aliran listrik keluar dari baterai. Saat dilakukan pengisian arus masuk ke aki akan memicu terjadinya reaksi kimia yang mengembalikan aki ke kondisi semula.
1. Reaksi kimia aki saat pengeluaran
Secara sederhana aki terdiri dari larutan elektrolit (H2SO4), plat positif (PbO2), dan kutub negative (Pb).
Saat pengeluaran arus maka akan terjadi reaksi kimia seperti berikut :
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = PbSO4 + PbSO4 + 2H2O
Reaksi tersebut bisa dibaca, saat arus listrik keluar maka oksigen (O2) pada plat positif akan terlepas sehingga plat positif berangsung menjadi Pb.
Saat itu pula larutan elektrolit akan terurai. Larutan elektrolit ini terdiri dari air dan asam sulfat, asam sulfat akan menempel pada terminal baterai negative (Pb) dan plat positif (yang menjadi Pb karena oksigen terlepas). Sehingga, saat aki terus digunakan maka larutan didalam aki akan menjadi hanya air.
Saat ini terjadi, maka aki sudah sangat lemah dan aki tidak dapat mengeluarkan arus lagi. Kalau kondisinya sudah seperti ini, maka langkah pengisian harus dilakukan.
2. Reaksi kimia aki saat pengisian arus
Proses recharge atau pengisian dilakukan untuk mengembalikan kondisi aki ke posisi semula, artinya mengembalikan asam sulfat yang menempel pada plat aki agar kembali terlarut dalam air serta mengikat oksigen pada plat positif.
Reaksi aki saat proses pengisian arus akan seperti ini ;
PbSO4 + PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 2H2SO4 + Pb
Saat arus listrik dari sumber listrik dihubungkan ke plat aki, maka molekul air akan terurai menjadi oksigen dan hydrogen.
Ion asam sulfat pada plat positif akan beralih ke plat negative dan Oksigen akan melekat pada plat positif aki, sehingga plat positif kembali membentuk PbO2.
Di sisi lain, ion hydrogen yang lebih dekat dengan plat negative akan menarik ion asam sulfat (SO4-) sehingga larutan didalam aki kembali ke bentuk H2SO.
Begitulah seterusnya proses aki tersebut berlangsung hingga aki tekor. Aki tekor sebenarnya menunjukan kondisi dimana elektrolit aki dalam kondisi kurang sempurna (berat jenis kurang), sehingga reaksi kimia tidak terjadi seperti yang dituliskan diatas.
Penyebab Aki meledak
Penyebab aki meledak saat di charge itu sering terjadi khususnya pada aki tipe basah. Hal ini dikarenakan saat proses pengisian, terjadilah pelepasan ion hydrogen dan oksigen.
Kedua ion ini akan menguap melalui ventilasi aki pada tutup masing-masing sel. Kita tahu kalau hydrogen itu gas yang mudah terbakar, sementara oksigen akan mempercepat proses pembakaran.
Sehingga, saat aki sedang di isi lalu ada percikan api disekitarnya maka api tersebut akan membakar ion hydrogen dan menyambar hydrogen didalam aki yang jumlahnya cukup banyak. Sehingga, hasil pembakaran didalam aki tersebut akan menghasilkan sebuah ledakan yang tentunya cukup membahayakan bagi siapapun didekat aki.
Reaksi kimia antara aki kering dan aki basah
Pada dasarnya, seperti inilah reaksi kimia didalam aki. Aki basah itu menggunakan elektrolit lebih padat, biasanya berbentuk jel yang bertujuan agar proses penguapan hydrogen tidak sebesar pada aki basah sehingga minim resiko meledak.
Untuk reaksinya, secara umum sama saja.
Terimakasih atas kunjungan anda, semoga bermanfaat untuk kita semua.
This comment has been removed by the author.
ReplyDelete