Mengenal Sistem Baterai (Accumulator)

Baterai ( Accu/Aki ) merupakan suatu komponen elektrokimia yang menghasilkan tegangan  dan menyalurkannya ke rangkaian listrik. Dewasa ini baterai merupakan sumber utama energi listrik yang digunakan pada kendaraan dan alat-alat elektronik. Sebagai catatan bahwa baterai  tidak menyimpan listrik, tetapi menampung  zat kimia yang dapat menghasilkan energi  listrik. Dua bahan timah yang berbeda berada di  dalam asam yang bereaksi untuk menghasilkan tekanan listrik yang disebut tegangan. Reaksi elektrokimia ini mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

Ada beberapa tipe baterai yang ada yaitu baterai tipe timah-asam ( lead acid ), baterai perawatan ringan atau baterai bebas perawatan, baterai berventilasi, dan baterai rapat (sealed baterai). Penjelasan mengenai baterai tersebut adalah sebagai berikut.

1)    Baterai tipe timah-asam ( lead acid). Pada baterai tipe ini suatu logam (timah) direndam dalam suatu larutan elektrolit. Tegangan atau energi listrik dihasilkan dari reaksi kimia antara logam dan larutan elektrolitnya.

2)  Baterai berventilasi. Pada baterai ini, terdapat tutup ventilasi yang dapat dibuka untuk  mengecek elektrolit atau untuk menambahkan air suling jika diperlukan untuk  mengembalikan kondisinya. Tutup ini juga berfungsi untuk mengeluarkan gas hidrogen yang dihasilkan selama proses pengisian.

3)   Baterai rapat ( sealed baterai). Baterai ini menggunakan juga timah-asam tetapi tidak mempunyai tutup yang dapat dilepas untuk mengecek elektrolit atau menambah elektrolit. Pada beberapa tipe baterai ini, mempunyai mata kecil untuk menunjukkan tingkat isi dari baterai.

4)    Baterai bebas perawatan. Pada baterai jenis ini larutan elektrolit tidak dapat ditambahkan sehingga tidak diperlukan perawatan baterai secara khusus.

  1. Konstruksi Baterai

Konstruksi baterai digambarkan dengan iliustrasi pada gambar bagian-bagian baterai. Berikut adalah penjelasan dari tiap-tiap  bagian baterai.

bagian-bagian-baterai

Gambar Bagian-bagian baterai

1)        Kotak baterai.

Bagian ini berfungsi sebagai penampung dan pelindung bagi semua komponen baterai yang ada di dalamnya, dan memberikan ruang untuk endapan-endapan baterai pada bagian bawah. Bahan kotak baterai ini biasanya transparan untuk mempermudah pengecekan ketinggian larutan elektrolit pada baterai.

kotak-dan-tutup-baterai

Gambar Kotak dan tutup baterai

2)        Tutup baterai

Bagian ini secara permanen menutup bagian atas baterai (Gambar Kotak dan tutup baterai), tempat dudukan terminal-terminal baterai, lubang ventilasi, dan untuk perawatan baterai seperti pengecekan larutan elektrolit atau penambahan air.

3)        Plat baterai

Plat positif dan plat negatif mempunyai  grid yang terbuat dari antimoni dan paduan timah. Plat positif terbuat dari bahan antimoni yang dilapisi dengan lapisan aktif oksida timah ( lead dioxide, PbO2) yang berwarna coklat dan plat negatif terbuat dari  sponge lead  (Pb) yang berwarna abu-abu. Jumlah dan ukuran plat mempengaruhi kemampuan baterai mengalirkan arus. Baterai yang mempunyai plat yang besar atau banyak dapat menghasilkan arus yang lebih besar dibanding baterai dengan ukuran pl at yang kecil atau jumlahnya lebih sedikit.

plat-positif-dan-negatif-baterai-dalam-satu-sel

Gambar Plat positif dan negatif baterai dalam satu sel

Beberapa macam bahan yang banyak digunakan untuk plat baterai di antaranya adalah antimoni timah ( lead antimony), kalsium timah ( lead calcium), rekombinasi ( gel cell ). Macam-macam bahan plat baterai dan elektrolit yang digunakan akan menghasilkan karakteristik baterai yang berbeda. Bahan plat antimoni timah banyak digunakan  pada baterai asam timah ( lead acid ) pada umumnya. Keuntungan baterai ini adalah :

  1. a) Umur servis yang lebih panjang dibanding baterai kalsium
  2. b) Lebih mudah di- charge atau diisi ulang pada saat baterai benar-benar sudah kosong, dan
  3. c) Harganya lebih murah.

Baterai yang menggunakan plat berbahan kalsium timah adalah baterai asam timah bebas perawatan ( maintanance free lead acid battery ). Keuntungan baterai tipe ini adalah :

  1. a) Tempat cadangan elektrolit di atas plat baterai lebih besar.
  2. b) Kemampuan menghasilkan arus untuk starter dingin ( cold cranking amper rating) lebih tinggi.
  3. c) Hanya sedikit atau bebas perawatan.

Baterai dengan  gel cell  merupakan baterai asam timah yang rapat yang bahan elektrolitnya berupa  gel yang lebih padat dibanding cairan baterai lainnya. Keuntungan tipe ini adalah :

  1. a) Tidak ada cairan elektrolit yang dapat menyebabkan kebocoran.
  2. b) Dapat bertahan beberapa lama dalam keadaan baterai kosong (habis sama sekali = discharged) tanpa mengalami kerusakan ( deep cycled).
  3. c) Bebas karat dan perawatan.
  4. d) Umur pakai tiga kali atau empat kali lebih panjang dibanding baterai biasa
  5. e) Jumlah plat yang lebih banyak dengan jarak yang rapat (berdekatan) sehingga ukuran baterai lebih kecil atau kompak.

baterai-gel-cell

Gambar Battery gel cell

4)        Separator atau penyekat

Penyekat yang  berpori ini ditempatkan di antara plat positif dan plat negatif. Pori-pori yang terdapat pada penyekat tersebut memungkinkan larutan elektrolit melewatinya. Bagian ini juga berfungsi mencegah hubungan singkat antar plat.

penyekat-atau-sparator-di-antara-plat-baterai

Gambar Penyekat atau sparator di antara plat baterai

Separator disisipkan diantara pelat positif dan negatif untuk mencegah agar tidak terjadi hubungan singkat antara kedua plat tersebut. Apabila pelat mengalami hubung singkat karena kerusakan separator, maka energi yang dihasilkan akan bocor. Bahan yang dipakai untuk separator adalah resin fiber yang diperkuat, karet atau plastik. Permukaan separator yang berpori menghadap ke plat positif untuk melindungi karat dari plat positif agar tidak berhamburan. Persyaratan yang harus dipenuhi oleh separator adalah bukan konduktor,  harus cukup kuat, tidak mudah berkarat oleh elektrolit, dan tidak menimbulkan bahaya terhadap elektroda.

5)        Sel

Satu unit plat positif dan plat negatif yang dibatasi oleh penyekat di antara kedua plat posotif dan negatif disebut dengan sel atau elemen. Sel-sel baterai dihubungkan secara seri satu dengan lainnya, sehingga jumlah sel baterai akan menentukan besarnya tegangan baterai yang di hasilkan. Satu buah sel di dalam baterai menghasilkan tegangan kira-kira sebesar 2,1 volt, sehingga untuk baterai 12 V akan mempunyai 6 sel.

sel-baterai

Gambar Sel baterai

6)        Penghubung sel ( cell connector )

Merupakan plat logam yang dihubungkan dengan platplat baterai. Plat penghubung ini untuk setiap sel ada dua buah (lihat gambar sel baterai), yaitu untuk plat positif dan plat negatif. Penghubung sel pada plat positif dan negatif disambungkan secara seri untuk semua sel.

7)        Pemisah sel ( cell partition ).

Ini merupakan bagian dari kotak baterai yang memisahkan tiap sel (lihat gambar kotak dan tutup baterai).

8)        Terminal baterai.

Ada dua terminal pada baterai, yaitu terminal positif dan terminal negatif yang terdapat pada bagian atas baterai.  Saat terpasang pada kendaraan, terminal-terminal ini dihubungkan dengan kabel besar positif (ke terminal positif baterai) dan kabel massa (ke terminal negatif baterai).

terminal-battery

Gambar Terminal baterai

9)        Tutup ventilasi

Komponen ini terdapat pada baterai basah untuk menambah atau memeriksa air baterai. Lubang ventilasi berfungsi untuk membuang gas hidrogen yang dihasilkan saat terjadi proses pengisian.

tutup-ventilasi

Gambar Tutup ventilasi

10)     Larutan elektrolit,

yaitu cairan pada baterai merupakan campuran antara asam sulfat (H 2SO4) dan air (H 2O). Secara kimia, campuran tersebut bereaksi dengan bahan aktif pada plat baterai untuk menghasilkan listrik. Baterai yang terisi penuh mempunyai kadar 36% asam sulfat dan 64% air. Larutan elektrolit mempunyai berat jenis ( specific gravity) 1,270 pada 20 0C (68 0F) saat baterai terisi penuh. Berat jenis merupakan perbandingan antara massa cairan pada volume tertentu dengan massa air pada volume yang sama. Makin tinggi berat jenis, makin kental zat cair tersebut. Berat jenis air adalah 1 dan berat jenis asam sulfat adalah 1,835. Dengan campuran 36% asam dan 64% air, maka berat jenis larutan elektrolit pada baterai sekitar 1,270.

campuran-asam-dan-air-pada-larutan-elektrolit

 Gambar  Campuran asam dan air pada larutan elektrolit

Demikian sedikit penjelasan tentang baterai (accu/aki),dalam sistem listrik tenaga surya/listrik tenaga matahari,baterai salah satu komponen penting dalam mendukung sistem listrik tenaga surya/listrik tenaga matahari.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *