Baterai
Baterai
merupakan sel elektrokimia yang dapat menyimpan energi dan mengubahnya manjadi
energi listrik. Baterai sekali pakai disebut
juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.
Elemen primer terdiri dari elemen basah dan elemen kering. Reaksi kimia
pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif
(katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika
muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan memerlukan
penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi
ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah
batu baterai (dry cells).
Elemen
sekunder dalam pemakaiannya harus diberi muatan terlebih dahulu sebelum
digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik (secara umum dikenal
dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi tidak seperti elemen primer, elemen
sekunder dapat dimuati kembali berulang kali. Elemen sekunder ini lebih dikenal
dengan aki. Dalam sebuah aki berlangsung proses elektrokimia yang reversibel
(bolakbalik) dengan efisiensi yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses
elektrokimia reversibel yaitu di dalam aki saat dipakai berlangsung proses
pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (discharging).
Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik menjadi tenaga
kimia (charging) [1].
Karakteristik baterai
Tiga catatan penting yang bisa menjadi pokok perhatian dari
sebuah baterai yaitu tegangan, kapasitas dan efisiensinya [4].
1.
Tagangan
Sebuah
sel memiliki tegangan open circuit kira-kira 12 Volt. Nilai ini tidaklah tetap,
tetapi tergantung pada lama waktu pengisian, dan konsentrasi elektrolit.
2.
Kapasitas
Kapasitas
diukur dalam Ampere-hour (Ah), dan selalu diberikan dari nilai arus pengosongan. Bagaimanapun juga
kapasitas tergantung pada dua hal berikut :
a)
Nilai pengosongan
Kapasitas baterai turun
jika arus pengosongan bertambah naik. Arus pengosongan yang cepat akan
mengakibatkan jatuhnya tegangan pada sel karena resistansi.
b)
Temperatur
Pada temperatur yang
tinggi laju reaksi kimia dalam sel sksn berjalan labih baik, resistansi dari
asam akan menurun, dan adanya difusi yang baik dari elektrolit. Hal-hal tersebut
memberikan gambaran bahwa temperatur tinggi dapat menguntungkan bagi baterai
asam timbale, akan tetapi sebenarnya tidak, karena pada temperatur tinggi zat
asam akan merusak kontainer keasaman baterai, dan pemisah antar sel, serta
pelat-pelat terminal dengan cepat berubah menjadi timbal sulfat. Begitu juga
sebaliknya jika suhu rendah, laju reaksi kimia akan menurun sehingga resistansi
akan naik. Jika suhu terus menerus turun hingga titik beku maka kapasitas
baterai bisa saja menjadi nol, walaupun muatan baterai terisi penuh.
c)
Densitas atau kerapatan elektrolit
Kapasitas baterai akan
meningkat seiring dengan naiknya
densitas elekrolit, karena densitas ini mempengaruhi hembatan dalam baterai dan
laju reaksi.
d)
Kuantitas dari zat material aktif
Semakin besar kunatitas
zat material aktif yang terdapat dalam plat maka kapasitas baterai juga akan
semakin besar.
3.
Efisiensi
(2.1)
Normalnya efisiensi sel baterai asam timbal berkisar antara 90 sampai 95 % artinya kita harus memberikan 100 Ah setelah kita mengambil 90 – 95 Ah dari baterai tersebut. Efisiensi Ah yang bisa diberikan oleh baterai bisa menurun disebabkan oleh dihasilkannya gas selama pengisian, selain itu juga disebabkan pengosongan dengan sendirinya dari pelat-pelat akibat reaksi kimia secara lokal, kemudian bisa disebabkan oleh adanya arus bocor karena insulator antara sel-sel batang mengalami kerusakan. Efisiensi Wh biasanya 72 – 80 %. Jika diberikan efisiensi Ah, maka efisiensi Wh dapat kita peroleh dari hubungan berikut :
(2.2)
Dari pernyataan diatas,
jelas bahwa naiknya tegangan selama pengisian atau turunnya tegangan selama
pengosongan juga menurunkan efisiensi Wh.
Adapun grafik
karakterisitk baterai adalah sebagai berikut :
