Baterai - Jenis dan Fungsi

Baterai adalah sumber daya paling umum untuk perangkat genggam dasar untuk aplikasi industri skala besar. Baterai dapat didefinisikan sebagai; itu adalah kombinasi dari satu atau lebih sel elektrokimia yang mampu mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik.

Komponen Baterai

Baterai adalah perangkat, yang terdiri dari berbagai sel volta. Setiap sel volta terdiri dari dua sel yang dihubungkan secara seri oleh elektrolit yang memegang anion dan cat ion. Satu setengah sel meliputi elektrolit dan elektroda tempat anion bergerak, yaitu anoda atau elektroda negatif; setengah-sel lainnya meliputi elektrolit dan elektroda tempat cat ion bergerak, yaitu katoda atau elektroda positif.

Pada reaksi redoks yang menggerakkan baterai, reduksi terjadi pada cation di katoda, sedangkan oksidasi terjadi pada anion di anoda. Elektroda tidak saling menyentuh tetapi terhubung secara elektrik dengan elektrolit.

Sebagian besar sel memiliki elektrolit yang berbeda. Semua hal yang dipertimbangkan setiap setengah sel tertutup dalam wadah dan pemisah yang berpori pada ion tetapi bukan sebagian besar elektrolit yang mencegah pencampuran.

Setiap setengah sel memiliki gaya gerak listrik (GGL), ditentukan oleh kapasitasnya untuk menggerakkan arus listrik dari bagian dalam ke bagian luar sel. Ggl bersih dari sel adalah perbedaan antara ggl setengah-selnya. Dengan cara ini, jika elektroda memiliki ggl dan dengan kata lain, ggl bersih adalah perbedaan antara potensi reduksi setengah reaksi.

Bagaimana cara merawat Baterai?

Untuk menjaga baterai dalam kondisi yang baik, diperlukan pemerataan baterai. Karena penuaan, semua sel tidak terisi sama dan beberapa sel menerima pengisian sangat cepat sementara yang lain mengisi secara bertahap. Penyetaraan dapat dilakukan dengan sedikit pengisian baterai untuk memungkinkan sel yang lebih lemah juga untuk mengisi daya sepenuhnya.

Tegangan terminal baterai yang terisi penuh adalah 12V, baterai mobil menunjukkan 13.8V di terminalnya sementara baterai tubular 12 volt akan menunjukkan 14.8V. Aki mobil harus benar-benar diperbaiki di dalam kendaraan untuk menghindari guncangan. Baterai inverter harus diletakkan di atas papan kayu jika memungkinkan.

Jenis-jenis Baterai

1) Baterai Primer

Seperti namanya, baterai ini dimaksudkan untuk penggunaan tunggal. Setelah baterai ini digunakan mereka tidak dapat diisi ulang karena perangkat tidak mudah reversibel dan bahan aktif tidak dapat kembali ke bentuk aslinya. Produsen baterai merekomendasikan untuk tidak mengisi ulang sel primer.

Beberapa contoh untuk baterai sekali pakai adalah baterai AA, AAA normal yang kami gunakan di jam dinding, remote televisi dll. Nama lain untuk baterai ini adalah baterai sekali pakai.

2) Baterai Sekunder

Baterai sekunder juga disebut sebagai baterai isi ulang. Baterai ini dapat digunakan dan mengisi ulang secara bersamaan. Mereka biasanya dirakit dengan bahan aktif dengan aktif dalam keadaan habis. Baterai isi ulang diisi ulang dengan mengalirkan arus listrik, yang membalikkan reaksi kimia yang terjadi selama pelepasan. Charger adalah perangkat yang memasok arus yang dibutuhkan.

Beberapa contoh untuk baterai isi ulang ini adalah baterai yang digunakan di ponsel, pemutar MP3, dll. Perangkat seperti alat bantu dengar dan jam tangan menggunakan sel miniatur dan di tempat-tempat seperti pertukaran telepon atau pusat data komputer, baterai yang lebih besar digunakan.

Jenis-jenis Baterai Sekunder (dapat diisi ulang):

Baterai SMF, Baterai Lead Acid (Asam Timbal), Baterai Nicd, Baterai Li dan Battery Li-Ion

Baterai SMF (sealed maintenance free battery):

Baterai SMF adalah baterai bebas perawatan tersegel, yang dirancang untuk menawarkan daya perawatan yang andal, konsisten, dan rendah untuk aplikasi UPS. Baterai ini dapat dikenakan aplikasi siklus dalam dan perawatan minimum di daerah pedesaan dan defisit daya. Baterai ini tersedia dari 12V.

Di dunia yang informatif saat ini, orang tidak dapat mengabaikan persyaratan untuk sistem baterai yang dirancang untuk memulihkan data dan informasi penting yang berkualitas dan menjalankan instrumentasi dasar untuk jangka waktu yang diinginkan. Baterai diperlukan untuk menghasilkan daya instan.

Baca Juga

Baterai yang tidak dapat diandalkan dan inferior dapat menyebabkan hilangnya data dan pematian peralatan yang dapat menyebabkan kerugian finansial yang besar bagi perusahaan. Selanjutnya, segmen-segmen UPS menyerukan pemanfaatan sistem baterai yang andal dan terbukti.

Baterai Lithium (Battery Li):

Kita semua menggunakannya dalam perangkat portabel seperti ponsel, laptop atau alat listrik. Baterai lithium telah menjadi salah satu pencapaian terbesar dalam daya portabel dalam dekade terakhir; dengan penggunaan baterai lithium, kita dapat beralih dari ponsel hitam putih ke ponsel berwarna dengan fitur tambahan seperti GPS, peringatan email, dll.

Ini adalah perangkat potensial kerapatan energi tinggi untuk kapasitas yang lebih tinggi. Dan baterai self-discharge yang relatif rendah. Sel khusus juga dapat memberikan arus sangat tinggi untuk aplikasi seperti alat-alat listrik.

Baterai Nickel Cadmium (Nicd):

Baterai Nickel Cadmium memiliki keuntungan diisi ulang berkali-kali dan memiliki potensi yang relatif konstan selama pemakaian dan memiliki lebih banyak kapasitas listrik dan fisik. Baterai ini menggunakan oksida nikel untuk katoda, senyawa kadmium untuk larutan anoda dan kalium hidroksida sebagai elektrolitnya.

Ketika baterai diisi, komposisi kimia katoda diubah dan nikel hidroksida berubah menjadi NIOOH. Di anoda, pembentukan ion Cadmium terjadi dari Cadmium Hydroxide. Ketika baterai habis, cadmium bereaksi dengan NiOOH untuk membentuk kembali nikel hidroksida dan Cadmium Hidroksida.

Cd + 2H2O + 2NiOOH –> 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2

Baterai Asam Timbal (battery lead acid):

Baterai Lead Acid banyak digunakan di mobil, inverter, sistem cadangan daya dll. Tidak seperti baterai tubular dan bebas perawatan, baterai Lead Acid membutuhkan perawatan dan pemeliharaan yang tepat untuk memperpanjang masa pakainya.

Baterai Asam Timbal terdiri dari serangkaian plat yang terus direndam dalam larutan asam sulfat. Plat memiliki kisi-kisi di mana bahan aktif terpasang. Plat dibagi menjadi plat positif dan negatif. Plat positif menahan timbal murni sebagai bahan aktif sedangkan timbal oksida melekat pada plat negatif.

Baterai yang terisi penuh dapat mengeluarkan arusnya saat terhubung ke beban. Selama proses pelepasan, asam sulfat bergabung dengan bahan aktif pada plat positif dan negatif yang menghasilkan pembentukan sulfat timbal. Air adalah langkah paling penting dalam mempertahankan baterai Asam Timbal. Frekuensi air tergantung pada penggunaan, metode pengisian dan suhu pengoperasian. Selama proses, atom hidrogen dari asam sulfat bereaksi dengan oksigen untuk membentuk air.

Ini menghasilkan pelepasan elektron dari lempeng positif yang akan diterima oleh lempeng negatif. Ini mengarah pada pembentukan potensi listrik di baterai. Elektrolit dalam baterai Asam Timbal adalah campuran asam Sulfat dan air yang memiliki gravitasi spesifik. Gravitasi spesifik adalah berat campuran asam-air dibandingkan dengan volume air yang sama. Gravitasi spesifik air bebas ion murni adalah 1.

Baterai timbal-asam memberikan nilai terbaik untuk daya dan energi per kilowatt-jam; memiliki siklus hidup terpanjang dan keuntungan lingkungan yang besar karena daur ulangnya sangat tinggi. Tidak ada bahan kimia lain yang dapat menyentuh infrastruktur yang ada untuk mengumpulkan, mengangkut, dan mendaur ulang baterai timbal-asam.

Baterai Lithium-Ion (Battery Li-Ion)

Baterai Lithium–Ion sekarang populer di sebagian besar perangkat portabel elektronik seperti Ponsel, Laptop, Kamera Digital, dll karena efisiensinya yang tahan lama. Ini adalah baterai isi ulang yang paling populer dengan keunggulan seperti kepadatan energi terbaik, kehilangan muatan yang dapat diabaikan dan tidak ada efek memori.

Battery Li-Ion menggunakan ion Lithium sebagai pembawa muatan yang bergerak dari elektroda negatif ke elektroda positif selama pelepasan dan kembali saat pengisian. Selama pengisian, arus eksternal dari pengisi daya memberikan tegangan berlebih dari pada baterai.

Hal ini memaksa arus untuk mengalir dalam arah sebaliknya dari positif ke elektroda negatif di mana ion litium tertanam dalam bahan elektroda berpori melalui proses yang disebut Interkalasi. Battery Li ion melewati elektrolit yang tidak berair dan diafragma pemisah. Bahan elektroda adalah senyawa litium interkalasi.

Elektroda negatif dari Battery Li-Ion terdiri dari karbon dan elektroda positif adalah oksida logam. Bahan yang paling umum digunakan dalam elektroda negatif adalah Graphite sedangkan yang di elektroda positif mungkin Lithium cobalt oxide, Lithium ion phosphate or Lithium manganese oxide. Garam litium dalam pelarut organik digunakan sebagai elektrolit.

Elektrolit biasanya merupakan campuran karbonat organik seperti Ethylene carbonate or Diethyl carbonate yang mengandung ion lithium. Elektrolitnya menggunakan garam anion seperti Lithium hexa fluoro phosphate, Lithium hexa fluoro arsenate monohydrate, Lithium per chlorate, Lithium hexa fluoro borate, dll. Tergantung pada garam yang digunakan, tegangan, kapasitas dan masa pakai baterai bervariasi.

Lithium murni bereaksi dengan air dengan kuat untuk membentuk litium hidroksida dan ion hidrogen. Jadi elektrolit yang digunakan adalah pelarut organik yang tidak berair. Peran elektrokimia dari muatan elektroda antara anoda dan katoda tergantung pada arah aliran arus.

Dalam Battery Li-Ion, kedua elektroda dapat menerima dan melepaskan ion lithium. Selama proses interkalasi, ion litium bergerak ke dalam elektroda. Selama proses terbalik yang disebut de interkalasi, ion lithium bergerak mundur. Selama pemakaian, ion lithium positif akan diekstraksi dari elektroda negatif dan dimasukkan ke dalam elektroda positif. Selama proses pengisian, gerakan terbalik ion lithium terjadi.

Kelebihan dari Baterai Lithium-Ion (Battery Li-Ion):

Battery Li-ion mengungguli baterai NiCd dan baterai sekunder lainnya. Beberapa kelebihannya adalah:

Ringan dibandingkan dengan baterai lain dengan ukuran yang sama
Tersedia dalam berbagai bentuk termasuk bentuk datar
Tegangan sirkuit terbuka tinggi yang meningkatkan transfer daya pada arus rendah
Kurangnya efek memori.
Tingkat debit diri sangat rendah 5-10% per bulan. Debit diri sekitar 30% pada baterai NiCd dan NiMh.
Baterai ramah lingkungan tanpa logam lithium bebas
Namun seiring dengan kelebihannya, seperti baterai lainnya, battery Li-Ion juga mengalami beberapa kerugian.

Kekurangan dari Baterai Lithium-Ion (Battery Li-Ion):

Endapan di dalam elektrolit dari waktu ke waktu akan menghambat aliran muatan. Ini meningkatkan resistansi internal baterai dan kapasitas sel untuk mengirimkan arus secara bertahap berkurang.
Pengisian daya tinggi dan suhu tinggi dapat menyebabkan hilangnya kapasitas
Ketika terlalu panas, battery Li-Ion dapat mengalami pelarian panas dan kerusakan sel.
Pengosongan yang dalam dapat menyebabkan hubungan pendek battery Li-Ion. Jadi untuk mencegah hal ini, beberapa merek memiliki sirkuit pemutus internal yang mematikan baterai ketika tegangannya di atas tingkat aman 3 hingga 4,2 volt. Dalam hal ini, ketika baterai tidak digunakan dalam waktu lama, sirkuit internal akan mengkonsumsi daya dan menguras baterai di bawah tegangan mati. Jadi untuk mengisi baterai seperti pengisi daya normal tidak berguna.