MODUL BATERAI

A. PENGERTIANBaterai/Aki(Accu) merupakan sebuah komponen kelistrikan yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik. Baterai menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia kemudian ketika diperlukan maka akan mengubahnya kembali dalam bentuk energi listrik dan menyalurkannya ke komponen yang membutuhkan. Baterai memegang peranan yang sangat penting dalam setiap kelistrikan body, baik pada sistem starter mesin, sistem pengapian, sistem penerangan dan komponen kelistrikan lainnya.

B. FUNGSI BATERAI

Pada kendaraan secara umum baterai berfungsi sebagai sumber energi listrik pada kendaraan, namun bila kita amati lebih detail maka fungsi baterai adalah:

1) Saat mesin mati sebagai sumber energi untuk menghidupkan asessoris, penerangan, dsb.

2) Saat starter untuk mengidupkan sistem starter

3) Saat mesin hidup sebagai stabiliser suplai listrik pada kendaraan, dimana pada saat hidup energi listrik bersumber dari alternator dan menyediakan tenaga listrik cadangan ketika kebutuhan komponen kelistrikan melebihi kapasitas yang dihasillkan sistem pengisian.

Fungsi Baterai pada kendaraan

C. TIPE-TIPE BATERAIBaterai memiliki beberapa tipe untuk saat ini, yang sering kita jumpai yaitu baterai tipe kering dan tipe basah. Baterai tipe kering tidak menggunakan elektrolit namun menggunakan semacam pasta sehingga seringkali disebut dengan accu MF (Maintance Free) yang berarti tanpa perawatan. Sedangkan baterai basah menggunakan elektrolit untuk menyimpan energi listrik sehingga ketika perawatannya kita harus menyesuaikan ketinggian elektrolit melalui indikator yang ada di badan baterai. Baterai kering dikatakan lebih awet dibandingkan baterai basah sehingga harga baterai kering lebih mahal dibandingkan baterai tipe basah.1) ACCU BASAH

Adalah accu yang paling banyak digunakan pada kendaraan hingga saat ini. Accu ini berisi air accu (cairan asam belerang / sulfuric acid). Pada accu basah, terdapat lubang dengan tutup

yang dapat dibuka-tutup untuk menambah air accu. Air accu dapat berkurang saat accu digunakan. Hal ini terjadi karena reaksi kimia di dalam accu antara air accu dengan sel accu.

Keuntungan menggunakan Accu Basah:

Harga relatif lebih murah dibandingkan jenis accu yang lain.

Kekurangan Accu Basah:

Wajib memeriksa ketinggian air accu secara berkala, jika air accu berada di bawah level LOW, dapat merusak sel accu.

Memiliki tingkat Self-Discharge paling besar (0.8-1.0% volume/day)

2) ACCU KERING (ACCU SEALED)

Adalah accu yang menggunakan Calcium pada lempengan grid (+) dan (-), dengan penyekat berupa jaring (mat) yang menyerap cairan elektrolit (umumnya berupa gel), dengan kemasan accu yang tertutup rapat (disegel). Meskipun dikatakan sebagai sel kering, pada kenyataannya baterai tidaklah benar-benar kering. Pasta yang telah disebut di atas selain terdiri dari campuran karbon, lapisan luarnya juga berbentuk pasta dari bahan elektrolit.Baterai disebut sebagai sel kering karena elektrolitnya berbentuk pasta dan tidak tergolong sebagai cairan. Ciri yang paling terlihat dari baterai kering adalah kotak baterai yang tidak transparan dan tidak adanya lubang untuk mengisi elektrolit.

Ketika terjadi penguapan/gas, akan diserap oleh mat tersebut, sehingga tidak terjadi pengurangan jumlah cairan elektrolit.

Keuntungan Accu Sealed:

Bebas perawatan (maintenance free) Performa kerja yang baik.

Kekurangan Accu Sealed:

Harga sangat mahal Tidak tahan ditempatkan pada suhu tinggi

D. KONSTRUKSI BATERAISebuah baterai memiliki beberapa komponen agar dapat berfungsi sebagaimana dijelaskan diatas. Dalam satu baterai terdiri dari beberapa sel baterai, tiap sel menghasilkan tegangan 2 - 2,2 V. Baterai 6 V terdiri dari 3 sel, dan baterai 12 V mempunyai 6 sel baterai yang dirangkai secara seri.

Tegangan baterai dengan 6 cell (2.1 V x 6 =12.6 V)

Konstruksi Baterai Kering Konstruksi Baterai Basah

1) Elemen BateraiPelat positif pada baterai dilekatkan pada lead dioxide/ Timah dioksida/ Timah hitam (PbO2) sedangkan pelat negatif dilekatkan pada sponge lead/ Timah putih. Pelat positif (dioxide lead) dan pelat negatif (sponge lead) terendam dalam elektrolit(baterai basah). Di antara pelat-pelat positif dan pelat-pelat negatif masing-masing dihubungkan oleh plate strap (pengikat pelat) terpisah. Ikatan pelat-pelat positif dan negatif dipasang berselang-seling dan dibatasi sebuah pembatas khusus (separator) yang dibuat dari fiberglass. Separator berfungsi untuk mencegah sentuhan dan konsleting antara pelat positif dan negatif. Jadi satu kesatuan dari pelat, separator dan fiberglass disebut elemen baterai. Penyusunan seperti ini bertujuan agar memperluas luas singgungan antara bahan aktif dan elektrolit sehingga listrik yang dihasilkan besar.

2) Cairan Elektrolit (Baterai basah)Elektrolit baterai ialah campuran larutan asam sulfat (H2SO4) dengan air sulingan. Elektrolit ini bersifat asam kuat sehingga dapat membakar kulit, mata dan merusak pakaian sehingga kita perlu berhati-hati menggunakannya. Berat jenis (BJ) elektrolit pada baterai saat terisi penuh ialah 1,260 atau 1,280 pada temperatur 20 oC. Perbedaan

Susunan Elemen Baterai

tersebut disebabkan perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat pada masing-masing tipe berbeda. Elekrolit dengan BJ 1,260 mengandung 65% air sulingan dan 35% asam sulfat, sedangkat elektrolit dengan BJ 1,280 mengandung 63% air sulingan dan 37% asam sulfat.

Pelat-pelat baterai harus selalu terendam cairan elektrolit, sebaiknya tinggi cairan elektrolit 4 – 10 mm diatas bagian tertinggi dari pelat. Bila sebagian pelat tidak terendam cairan elektrolit maka bagian pada pelat yang tidak terendam tersebut akan langsung berhubungan dengan udara akibatnya bagian tersebut akan rusak dan tak dapat dipergunakan dalam suatu reaksi kimia yang diharapkan, contoh, sulfat tidak bisa lagi menempel pada bagian dari pelat yang rusak, sebab itu bisa ditemukan konsentrasi sulfat yang sangat tinggi dari ruang sel yang sebagian pelatnya sudah rusak akibat sulfat yang sudah tidak bisa lagi bereaksi dengan bagian yang rusak dari pelat. Oleh karena itu kita harus memeriksa tinggi cairan elektrolit dalam baterai kendaraan bermotor setidaknya 1 bulan sekali (kalau perlu tiap 2 minggu sekali agar lebih aman ) karena senyawa dari cairan elektrolit bisa menguap terutama akibat panas yang terjadi pada proses pengisian (charging), misalnya pengisian yang diberikan oleh alternator.Jika elektrolit terlalu tinggi, hal itupun tidak baik karena cairan elektrolit bisa tumpah melalui lubang-lubang sel (misalnya pada saat terjadi pengisian) dan dapat merusak benda-benda yang ada disekitar baterai akibat korosi, misalnya sepatu kabel, penyangga / dudukan baterai, dan bodi kendaraan akan terkorosi, selain itu proses pendinginan dari panasnya cairan elektrolit baterai oleh udara yang ada dalam sel tidak efisien akibat kurangnya udara yang terdapat di dalam sel, dan juga asam sulfat akan berkurang karena tumpah keluar; bila asam sulfat berkurang dari volume yang seharusnya maka kapasitas baterai tidak akan maksimal karena proses kimia yang terjadi tidak dalam keadaan optimal sehingga tenaga / kapasitas yang bisa diberikan akan berkurang, yang sebelumnya bisa menyuplai katakanlah 7 ampere dalam satu jam menjadi kurang dari 7 ampere dalam satu jam, yang sebelumnya bisa memberikan pasokan tenaga sampai katakanlah 1 jam kini kurang dari 1 jam isi/tenaga baterai sudah habis.

3) Kotak baterai Merupakan tempat untuk menampung cairan elektrolit dan elemen baterai. Ruangan dalam kotak baterai dibagi menjadi 6 ruangan atau sel. Pada aki basah kotak baterai biasanya transparan sehingga ketinggian cairan elektrolit dapat dilihat dan terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah (upper dan lower level). Sedangkan pada aki kering kotak baterai biasanya tidak transparan. Pelat-pelat ditinggikan posisinya agar tidak terjadi hubungan singkat apabila ada bahan aktif (timah dan lain-lain) terjatuh dari pelat.

4) Sumbat VentilasiMerupakan sebuah tutup pada sebuah baterai basah yang berfungsi menutup lubang pengisian elektrolit. Lubang ini sebagai jalan untuk memasukkan cairan elektrolit pada kotak baterai dan juga digunakan untuk memisahkan gas hydrogen (yang terbentuk saat pengisian) dan uap asam sulfat di dalam baterai dengan menyaring uap

yang dihasilkan saat eletrolit bereaksi sehingga gas hidrogen akan keluar melalui lubang ventilasi sedangkan uap asam sulfat akan menembun di sekitas lubang ventilasi dan akan menetes kembali ke bawah.

E. REAKSI YANG TERJADI PADA BATERAI

Baterai merupakan pembangkitan listrik secara kimia. Listrik dibangkitkan akibat reaksi kimia

antara plat positip, elektrolit baterai dan plat negatip. Reaksi ini merupakan suatu siklus dimana

terjadi reaksi pengosongan (discharge) dan pengisian (charge).

1) Reaksi kimia ketika baterai mengalami pengosongan (discharge)

PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + H2O + PbSO4

(Pelat +) Elektrolit) (Pelat -) (Pelat +) (Air) (Pelat -)

Pelat + dan Pelat – mengalami beda potensial sehingga listrik dapat mengalir. Karena

arus listrik berpindah dari potensial tinggi ke potensial rendah maka pelat-pelat tersebut

akan bereaksi dengan cairan elektrolit (SO4) sehingga membentuk PbSO4. Dengan

reaksi tersebut lama kelamaan elektrolit (H2SO4) sedikit demi sedikit akan berubah

menjadi H2O. Akibatnya berat jenisnya akan turun karena konsentrasi elektrolitnya

berkurang. Pelat + dan Pelat – tidak lagi terdapat beda potensial karena bernilai sama

sehingga tidak dapat lagi mengalirkan arus listrik.

2) Reaksi kimia ketika baterai mengalami pengisian (charge)

PbSO4 + H2O + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb

(Pelat +) (Air) (Pelat -) (Pelat +) Elektrolit) (Pelat -)

Pada waktu reaksi pengisian (charge) urutannya berlawanan dengan reaksi

pengosongan, hal ini terjadi karena arah pengisian arah arus listrik berlawanan dengan

reaksi charge.

Karena ada arus listrik yang masuk ke dalam baterai, maka H2SO4 terpisah dari PbSO4

pada masing-masing pelat, sehingga pelat positif akan menjadi PbO2 dan pelat negatif

terdapat Pb. Dalam reaksi ini H2SO4 lama kelamaan akan terbentuk kembai sehingga

berat jenisnya akan naik.