kimdus - baterai

  • Published on
    13-Aug-2015

  • View
    39

  • Download
    2

Embed Size (px)

Transcript

<p>BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang 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. Di era globalisasi ini, ilmu sains berperan dalam teknologi dan informasi bagi kehidupan manusia. Karena teknologi dan informasilah jarak seolah tak menjadi halangan. Manusia dapat berkomunikasi dengan mudahnya dalam jarak yang jauh. Hal itu tidak biasa lepas dari perkembangan teknologi dan informasi. Dalam kemajuan yang sangat pesat di bidang teknologi dan informasi ini, muncullah berbagai macam teknologi-teknologi yang memungkinkan kita untuk dengan mudahnya membawa berbagai macam alat yang biasa dibawa kemana-mana, seperti laptop, handphone, mp3 player, dan sebagainya. Hal tersebut memungkinkan karena adanya baterai yang berfungsi untuk menyuplai daya yang dibutuhkan oleh peralatan portable tersebut. Pada perkembangannya para ilmuwan membuat konsep agar baterai tersebut biasa digunakan untuk sumber tenaga dalam pembuatan kendaraan listrik dan hibrida (ramah lingkungan). Tim penulis akan mencoba menerangkan tentang Kadmium, Lithium dan aplikasinya, yaitu baterai Nikel-Kadmium danLithium-Ion dalam perkembangannya yang dipakai pada banyak peralatan listik portable.</p> <p>1</p> <p>BAB II ISI2.1 Pengertian Baterai Baterai adalah alat listrik kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Sebuah baterai biasanya terdiri dari 3 komponen penting, yaitu: 1. Batang karbon, sebagai anoda (kutub positif baterai) 2. Seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) 3. Pasta sebagai elektrolit (penghantar) Baterai yang biasa dijual (disposible atau sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telpon genggam. Baterai merupakan elemen elektrokimia primer, dan sebenarnya merupakan elemen Leaclanche kering dengan elektrolit pasta ammonium klorida (NH4Cl) yang dicampur dengan seng klorida (ZnCl4), serbuk kayu, tepung, atau getah. Setiap sel mempunyai GGL 1,5 volt. Baterai biasanya digunakan sebagai lampu senter, radio transitor, jam dinding, dan lain-lain. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder. Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa balik (irreversible reaction). Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat dapat dibalik (reversible reaction).</p> <p>2</p> <p>2.2 Tipe-tipe Baterai Berbagai tipe baterai menggunakan berbagai macam bahan kimia dan reaksi kimia. Beberapa tipe baterai yang umum dikenal adalah : 2.2.1 Alkaline Alkaline adalah jenis baterai yang paling umum ditemukan. Baterai yang harganya murah dan dayanya habis dalam sekali pakai ini bisa mendayai Game Boy selama 20 menit (atau 2,5 menit pada Sega Nomad). Kerapatan energi, jumlah daya yang dikandung baterai Alkaline tidak buruk, tetapi pada gadget yang haus energi seperti MP3 player atau kamera digital, daya baterai ini cepat terkuras habis. Namun untuk gadget yang tidak tinggi tuntutan dayanya, baterai Alkaline bisa bertahan lama, bahkan bisa bertahun-tahun. Namun, baterai ini tidak bisa diisi ulang.</p> <p>2.2.2 Silver oxide atau baterai silver-zinc Menyediakan cukup banyak daya dan tahan lama. Baterai tipe ini dipakai dalam jam tangan dan juga mainan anak-anak, maupun di torpedo dan kapal selam, atau perangkat lain yang mementingkan kinerja, bukan harga. Kelemahannya, perak yang digunakannya mahal jika ukuran baterai lebih besar daripada kancing yang dipakai pada gadget. Selain itu, di akhir masa pakainya baterai ini seringkali bocor dan lelehan merkuri-nya berbahaya.</p> <p>3</p> <p>2.2.3 Baterai Lead-acid Terdiri dari dua tipe besar: baterai pemicu seperti yang ada di mobil dan dirancang untuk lonjakan daya singkat; dan baterai bersiklus panjang yang memberikan daya yang lebih rendah, lebih ajek dan digunakan di kapal, mobil golf, dan sebagai daya cadangan di berbagai gadget.</p> <p>2.2.4 Baterai Alkaline Isi Ulang (rechargeable) Mirip baterai Alkaline biasa, tetapi dibuat agar bisa diisi ulang artinya membuat elektron-elektron dipompa masuk kembali ke dalam baterai. Tidak sepeti baterai Nickel metal hydride, baterai ini tidak habis dayanya bila tidak dipakai, tetapi kapasitasnya berkurang setiap kali diisi ulang dan tidak setinggi baterai Alkaline biasa.</p> <p>4</p> <p>2.2.5 Nickel Cadmium (NiCad) Baterai ini merupakan jenis tertua, paling tahan banting, namun berat dan volumenya paling besar. Baterai jenis ini sudah tidak lagi banyak digunakan pada gadget karena dianggap tidak praktis. Baterai NiCad sangat rentan efek memori. Maksudnya, baterai hanya mengisi ke tingkat dimana baterai terakhir di-discharge, akibat proses akumulasi gas yang terperangkap dalam plat sel baterai. Jika baterai didischarge hingga 30 persen dan di recharge, maka baterai hanya akan mengisi energi yang terpakai tadi (30 persen) yang dilanjutkan dengan penyusutan volume "gas" yang terperangkap. Cara terbaik untuk menghilangkan efek memori dan membuang sisa gas terperangkap adalah dengan melakukan "burping", atau mengkondisikannya. Maksudnya, menghabiskan seluruh isi baterai pada gadget hingga benar-benar mati dan melakukan re-charging. Selain itu kendati tidak dipakai, baterai akan kehabisan seluruh dayanya setelah sekitar 90 hari.</p> <p>5</p> <p>2.2.6 Nickel metal hydride (NiMH) Menggantikan kadmium dalam NiCad dengan campuran yang membuatnya mampu menahan lebih banyak energi (40%) pada ruang yang sama dibandingkan NiCad. NiMH merupakan pengembangan dari NiCd, dibanding NiCd dengan volume sama, kapasitasnya jauh lebih besar. Namun, seperti halnya NiCd, NiMH juga rawan terhadap memory effect meski tidak sebesar NiCd. Beberapa produsen baterai bahkan menyatakan NiMH produknya bebas memory effect. Seperti Sanyo eneloop, daya yang ada perlahan-lahan akan habis walaupun baterai tidak dipakai. Fenomena ini muncul saat baterai yang belum habis dipakai sudah di-charge ulang. Bila dilakukan berkali-kali baterai dapat kehilangan kapasitasnya dan hanya mampu menampung sedikit daya saja sebelum dengan cepat habis. Memory effect dapat dihilangkan dengan mengosongkan baterai sampai habis sebelum mengisi ulang. Setiap 10-15 kali siklus isi ulang baterai NiMH, kosongkanlah baterai hingga habis sama sekali sebelum mengisi ulang. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan "bibit-bibit" memory effect yang mungkin timbul. Jangan sekali-kali mengosongkan baterai dengan bola lampu dan kabel hingga lampu mati. Ini akan dapat merusak sel baterai yang paling lemah (reversal effect), dan pada gilirannya merusak semua sel. Sisakan setidaknya 1V per sel baterai, pantaulah terus-menerus karena voltase baterai akan turun dengan tiba-tiba. Bila Anda tidak memiliki alat untuk itu, lebih baik jangan lakukan. Mengosongkan dengan gadget adalah cara terbaik, karena ambang batas aman pasti tidak kelebihan. Beberapa produsen baterai NiMH menyatakan bahwa baterainya bisa di recharge lebih dari 500 kali, namun bila baterai NiMH telah mencapai 400 kali siklus isi ulang, perlu dipersiapkan untuk penggantian baterai tersebut, karena walaupun masih bisa digunakan, biasanya kapasitasnya sudah menurun dan berarti masa pakai sebelum diisi ulang sudah berkurang.. Baterai Li-ion dapat rusak dengan mendadak jika rangkaian di dalamnya rusak. Untuk membuang baterai yang sudah tidak digunakan, sebaiknya berhati-hati karena kandungan kadmiumnya bisa mencemari tanah6</p> <p>2.2.7 Lithium ion (Li-ion) Menjadi baterai standar pada gadget masa kini. Dibandingkan baterai dengan bahan nikel, Li-Ion lebih efisien energi dan tidak memiliki efek memori, tetapi juga lebih mahal harganya. Namun baterai tipe ini tidak boleh dibuang sembarangan karena bisa meledak (walaupun hanya terjadi beberapa kali per satu juta baterai). Dibandingkan NiMH, siklus isi ulang baterai Li-ion lebih pendek setengahnya ( 1000 vs. 500 kali). Ada kelemahan lain. Jika daya baterai benar-benar habis dan voltase-nya turun di bawah ambang tertentu, kapasitas energi baterai Li-ion akan menciut secara permanen. Karena itulah baterai dirancang untuk mati jika dipasang setelah waktu tertentu. Biasanya, jika Anda punya gadget dengan baterai bertipe isi ulang, tipe LiIon-lah yang dipakai. Jika tidak, mungkin baterainya berjenis Li-Poly.</p> <p>2.2.8 Lithium ion poly atau lithium poly atau li-poly (Li-Po)</p> <p>7</p> <p>Berasal dari lithium ion tetapi menggunakan elektrolit berbasis polimer gel. Karena itu namanya menjadi lithium ion poly. Baterai tipe ini lebih bandel (tidak mudah meledak) dibandingkan Li-ion standar, lebih ringan dan bisa dibentuk sesuka hati. Anda akan semakin sering menjumpainya sebagai pengganti lithium-ion di laptop dan gadget lain. Kelemahannya, baterai ini lebih cepat habis dibandingkan Liion biasa.</p> <p>2.2.9 Lithium iron phosphate (Li-Fe) Merupakan perkembangan dari lithium ion yang menggantikan campuran oksida kobalt dalam li-ion. Tipe ini lebih kecil kemungkinannya meledak dan dapat melepaskan kapasitas dan terisi ulang sangat cepat. Namun sampai saat ini lithium iron phosphate masih mahal dan rumit pembuatannya. Baterai ini biasanya terdapat di laptop OLPC XO dan mobil hibrida.</p> <p>8</p> <p>Salah satu yang perlu diperhatikan pada penggunaan baterai charge NiCad dan NiMH adalah 'self discharge', yaitu berkurangnya kapasitas yang terdapat pada battery walaupun tidak digunakan. Jumlah/persentasi self discharge pada masingmasing baterai berbeda-beda, tapi bisa diperkirakan sekitar beberapa persen (1 sampai 3%) perhari dari kapasitas maksimumnya dan pada suhu 70 derajat Fahrenheit. Penempatan baterai NiMH pada temperator yang lebih rendah akan sedikit membantu mengurangi efek self discharge. Ada yang menyebutkan apabila baterai NiMH dibekukan (dingin) dalam 1 bulan sisa kapasitas baterai masih ada 90% sejak terakhir di recharge. Tapi sebelum digunakan, baterai NiMH yang dibekukan tersebut harus dikembalikan dulu pada suhu ruangan yang normal. Jadi setelah kita mencharge baterai NiMH, sebaiknya disimpan pada suhu yang dingin untuk mengurangi efek self dischargenya. Disarankan untuk me-recharge lagi baterai yang sudah disimpan dalam jangka waktu yang lama sebelum di gunakan. Berbeda dengan baterai Alkaline, jika baterai Alkaline disimpan pada suhu ruang normal, efek self discharge yang terjadi kurang dari 2% per tahun. Sehingga walaupun disimpan dalam jangka waktu yang lama, kapasitas baterai Alkaline nyaris tidak akan berkurang dari semula. Sebagai catatan, jika baterai Alkaline disimpan pada suhu 85 derajat Fahrenheit, efek self discharge hanya sekitar 5% pertahun, tapi pada 100 derajat Fahrenheit, efek self discharge baterai Alkalin sekitar 25% pertahun. Jadi apabila kita tinggal pada lokasi yang cuacanya sangat panas, disarankan untuk menyimpan baterai Alkalin pada ruang pendingin untuk menghindari efek selft discharge, walaupun persentasinya sangat kecil sekali dibandingkan efek self discharge pada baterai NiMH dalam kondisi suhu yang sama. Baterai Lithium juga hampir sama dengan baterai Alkaline, efek self dischargenya sangat kecil dibandingkan dengan baterai NiMH, sehingga jika kita charge penuh dan disimpan pada suhu ruang normal pada waktu yang lama, kapasitanya juga tidak akan banyak berkurang. Tapi sampai saat ini untuk ketiga jenis</p> <p>9</p> <p>baterai tersebut (Alkaline, NiMH, dan Lithium) baterai NiMH harganya memang lebih murah dibanding yang lainnya. 2.3 Prinsip Kerja Baterai Prinsip kerja baterai memanfaatkan reduksi dan oksidasi untuk menghasilkan listrik pada kedua elektrodanya. Pada umumnya, Katoda dan Anoda terdiri dari dua bagian, yaitu material aktif sebagai tempat keluar masuknya ion dan Pengumpul electron sebagai collector current. Ketika Anoda dan Katoda terhubung maka electron akan mengalir dari Anoda menuju Katoda, maka listrik pun akan mulai mengalir. Dibagian dalam baterai terjadi sebuah proses pelepasan Ion pada Anoda, kemudian Ion tersebut akan berpindah menuju Katoda melalui Elektrolit. Pada katoda terjadi reaksi reduksi, hal ini dikarenakan adanya elektron dan ion yang masuk dari Anoda. Untuk Proses pengisian baterai, berbanding terbalik dari proses ini. 2.4 Proses Pembuatan Baterai 2.4.1 Cara Pembuatan Baterai Alkalin (Baterai Primer) KATODA 1. Dalam baterai alkaline, katoda sebenernya menjadi wadah. Pencampuran bahan adalah merupakan langkah pertama dalam pembuatan baterai. Setelah granulasi, campuran kemudian ditekan atau dipadatkan ke-preforms silinder berongga. Caranya sebuah pukulan baja turun ke rongga dan memadatkan campuran.Campuran tersebut kemudian dipadatkan ke dalam silinder berongga dan dibuat menjadi kepingan.</p> <p>10</p> <p>2. Preforms yang selanjutnya dimasukkan ke dalam baja berlapis nikel; kombinasi preforms dan baja dapat membuat katoda baterai. SEKAT PEMISAH 3. Kertas Pemisah direndam dalam larutan elektrolit kemudian dimasukkan dalam preforms; pemisah terbuat dari beberapa potong kertas diletakkan di crossgrains satu sama lain (seperti kayu lapis). Pemisah akan menahan bahan katoda dari sentuhan dengan bahan anoda. Sebagai alternatif, produsen mungkin menggunakan serat sintetis porus untuk tujuan yang sama. ANODA 4. Berupa gel terutama terdiri dari serbuk seng, bersama dengan bahan lainnya termasuk elektrolit kalium hidroksida. Gel ini memiliki konsistensi yang sangat tebal serupa suspense SEALS 5. Meskipun baterai mampu menghasilkan listrik pada titik ini, sel yang terbuka adalah tidak praktis dan akan menguras energi. Baterai harus disegel dengan tiga komponen yang terhubung. Yang pertama, kuningan sebuah "kuku" atau spike panjang, dimasukkan ke tengah, melalui bahan gel dan berfungsi sebagai arus kolektor. Yang kedua adalah segel plastik dan tutup akhir ketiga logam. yang11</p> <p>memanjang sekitar dua-pertiga wadah. Anoda di tengah adalah gel terdiri terutama dari bubuk seng. Pemisah antara anoda dan katoda adalah baik kertas atau serat sintetis yang telah direndam dalam larutan elektrolit. Dalam baterai komplit, sebuah segel plastik, paku baja, dan logam atas dan bawah telah ditambahkan. kuku adalah dilas ke dasar logam dan memanjang sekitar dua-pertiga dari jalan ke bisa, melalui anoda. jalan ke dalam bisa, dilas ke ujung topi logam dan kemudian melewati segel plastic.</p> <p>6. Segel ini secara signifikan lebih tipis dan memiliki desain baterai yang menggunakan sebuah lubang penuh lilin dalam plastic 7. Ujung kaleng (akhir positif baterai) kemudian ditutup dengan pelat baja yang baik dilas di tempat atau direkatkan dengan semen jenis epoxy. 8. Sebelum baterai dipasarkan, menambahkan label untuk mengidentifikasi jen...</p>