baterai

KIMIA

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Kimia

Di SMAN2 sumedang

Tahun pelajaran2012 / 2013

                    Nama : Cepy Wildan Anwar

Nis : 101110068

Kelas : XII IPA 1

PEMERINTAH KABUPATEN SUMEDANG

DINAS PENDIDIKAN

SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 2 SUMEDANG

2012 / 2013

     Baterai

     Baterai sangatlah berguna bagi kita setiap hari kita memanfaatkan baterai- laptop, senter, remote,portable MP3 player dan ponsel. Sebuah baterai yang dapat pada dasarnya adalah penuh dengan bahan kimia yang memproduksi elektron. Reaksi kimia yang memproduksi elektron disebut reaksi electrochemical. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari semua tentang baterai - konsep dasar di tempat kerja, yang sebenarnya terjadi pada kimia di dalam baterai diisi ulang versi, apa yang dibawa masa depan untuk baterai dan mungkin sumber daya yang dapat menggantikan mereka.
     Jika anda melihat ada baterai, anda akan melihat bahwa ia mempunyai dua terminal. Satu terminal bertanda (+), atau positif, sedangkan yang lainnya adalah ditandai (-), atau negatif. Dalam sebuah AA, C atau D sel (senter baterai biasa), yang berakhir pada baterai adalah terminal. Dalam mobil besar baterai, terdapat dua berat memimpin posting yang bertindak sebagai terminal.

     Mengumpulkan elektron pada terminal negatif dari baterai. Jika Anda menghubungkan kabel antara terminal positif dan negatif, maka elektron akan mengalir dari negatif ke terminal positif secepat mereka dapat (dan baterai habis dengan cepat - ini juga cenderung berbahaya, terutama dengan baterai besar, jadi bukan merupakan sesuatu yang Anda ingin lakukan). Biasanya,

Anda menghubungkan beberapa jenis beban untuk baterai menggunakan kabel. Beban mungkin sesuatu seperti bola lampu, motor atau sirkuit elektronik seperti radio.
     Di dalam baterai itu sendiri, yang menghasilkan reaksi kimia yang elektron. Kecepatan elektron produksi ini dengan reaksi kimia (baterai internal tahan) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir antara terminal. Aliran elektron dari baterai menjadi kawat, dan harus perjalanan dari negatif ke terminal positif untuk reaksi kimia untuk mengambil tempat. Itulah mengapa baterai dapat duduk di sebuah rak selama satu tahun dan masih memiliki banyak daya - kecuali elektron yang mengalir dari negatif ke terminal positif, reaksi kimia yang tidak mengambil tempat. Kemampuan mengendalikan jenis reaksi ini dimulai dengan voltaic timbunan.

Cara baterai bekerja

     Baterai merupakan alat yang merubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari satu atau lebih voltaic cell (tergantung besarnya voltase yang diinginkan contohnya baterai aki 6 Volt atau 12 Volt) . Masing-masing voltaic cell terdiri dari dua half cells yang dihubungkan secara seri oleh penghantar elektrolit. Satu half cells mempunyai elektroda positif (katoda) yang satunya elektroda negatif (atoda). Daya baterai di dapat dari reaksi reduksi dan oksidasi.

Reduksi terjadi pada di katoda dan oksidasi terjadi di katoda. Elektroda tersebut tidak bersentuhan dan arus listrik dihubungkan dengan elektrolit. Elektrolit dapat berupa cairan atau padat.

     Untuk lebih penjelasan lebih detail tentang baterai (dalam hal ini adalah aki; aki mobil/motor/mainan yang memakai elektrolit cair) yang saya ambil dari iklanumum. Aki terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki tegangan 6 V memiliki 3 sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).Baterai 12 VoltBaterai 6 Volt.

     Antara satu sel dengan sel lainnya dipisahkan oleh dinding penyekat yang terdapat dalam bak baterai, artinya tiap ruang pada sel tidak berhubungan karena itu cairan elektrolit pada tiap sel juga tidak berhubungan (dinding pemisah antar sel tidak boleh ada yang bocor/merembes).

     Di dalam satu sel terdapat susunan pelat pelat yaitu beberapa pelat untuk kutub positif (antar pelat dipisahkan oleh kayu, ebonit atau plastik, tergantung teknologi yang digunakan) dan beberapa pelat untuk kutub negatif. Bahan aktif dari plat positif terbuat dari oksida timah coklat (PbO2) sedangkan bahan aktif dari plat negatif ialah timah (Pb) berpori (seperti bunga karang).Pelat-pelat tersebut terendam oleh cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).

Operasi Baterai

     Ketika baterai diberi beban dan ulai mengalirkan arus, maka reaksi kimia bekerja/terjadi, larutan elektrolit dengan bahan plat mulai bergabung. 

     Plat positif (lead peroxida) berubah menjadi lead sulfat. plat negatif (lead spongy) juga berubah menjadi Lead sulfat. Larutan elektrolit sebagian besar berubah menjadi air karena larutan asamnya diikat oleh bahan plat. 

kesimpulan proses pengaliran arus (discharger)

plat positif (lead peroxida) lead sulfat

plat negatif (spongy lead) lead sulfat

Elektrolit (asam dan air) air

ketika bateri diisi ulang dengan alternator atau pengisi baterai, 

     bahan plat positif diubah dari lead Sulfat kembali menjadi lead peroxida
bahan plat negatif diubah dari lead sulfat kembali menjadi lead spongy
Asam sulfat dibentuk kembali dalam larutan elektrolit dan dicampurkan dengan air kira-kira terjadi 40% asam sulfat dan 60% air.

1.   Alkaline Adalah jenis batere yang paling umum ditemukan. Batere yang harganya murah dan dayanya habis dalam sekali pakai ini bisa mendayai Game Boy Anda selama 20 menit (atau 2,5 menit pada Sega Nomad). Kerapatan energi, jumlah daya yang dikandung batere Alkaline tidak buruk, tetapi pada gadget yang haus energi seperti MP3 player atau kamera digital, daya batere ini cepat terkuras habis. Namun untuk gadget yang tidak tinggi tuntutan dayanya, batere Alkaline bisa bertahan lama, bahkan bisa bertahun-tahun. Sayangnya batere ini tidak bisa diisi ulang. 

2.   Silver oxide atau batere silver-zinc menyediakan cukup banyak daya dan tahan lama. Batere 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 batere lebih besar daripada kancing yang dipakai pada gadget. Selain itu, di akhir masa pakainya batere ini seringkali bocor dan lelehan merkuri-nya berbahaya. 

3.   Batere Lead-acid terdiri dari dua tipe besar: batere pemicu seperti yang ada di mobil Anda dan dirancang untuk lonjakan daya singkat; dan batere bersiklus panjang yang memberikan daya yang lebih rendah, lebih ajek dan digunakan di kapal, mobil golf, dan sebagai daya cadangan di berbagai gadget. 

4.    Batere Alkaline Isi Ulang (rechargeable): Mirip batere Alkaline biasa, tetapi dibuat agar bisa diisi ulang – artinya membuat elektron-elektron dipompa masuk kembali ke dalam batere. Tidak sepeti batere Nickel metal hydride, batere ini tidak habis dayanya bila tidak dipakai, tetapi kapasitasnya berkurang setiap kali dhisi ulang dan tidak setinggi batere Alkaline biasa. 

5.    Nickel Cadmium, alias 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 di-discharge 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 kamerea mati dan melakukan re-charging. Selain itu kendati tidak dipakai, batere akan kehabisan seluruh dayanya setelah sekitar 90 hari 

6.    Nickel metal hydride, alias 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 batere 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.

7.   Lithium ion alias Li-ion menjadi batere standar pada gadget masa kini. Dibandingkan batere dengan bahan nikel, Li-Ion lebih efisien energi dan tidak memiliki efek memori, tetapi juga lebih mahal harganya. Namun batere tipe ini tidak boleh dibuang sembarangan karena bisa meledak (walaupun hanya terjadi beberapa kali per satu juta batere). Dibandingkan NiMH, siklus isi ulang batere Li-ion lebih pendek setengahnya ( 1000 vs. 500 kali). Ada kelemahan lain. Jika daya batere benar-benar habis dan voltase-nya turun di bawah ambang tertentu, kapasitas energi batere Li-ion akan menciut secara permanen. Karena itulah batere dirancang untuk mati jika dipasang setelah waktu tertentu. Biasanya, jika Anda punya gadget dengan batere bertipe isi ulang, tipe Li-Ion-lah yang dipakai. Jika tidak, mungkin baterenya berjenis Li-Poly. 

8.   Lithium ion poly atau lithium poly atau li-poly (Li-Po), berasal dari lithium ion tetapi menggunakan elektrolit berbasis polimer gel. Karena itu namanya menjadi lithium ion poly. Batere 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, batere ini lebih cepat habis dibandingkan Li-ion biasa. 

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. Self Discharge 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 masing-masing 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 men-charge 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.

Kondisi Bermuatan Penuh Kondisi Terpakai Habis Pelat(+) PB02 Timbal Peroksida + Elektrolit 2H2SO4 Asam Sulfat dan Air - Pelat(-) Pb Timbal berpori PEMAKAIANPENGISIAN Pelat(+) PbSO4Timbal Sulfat + Elektrolit 2H2O   air + Pelat(-) PbSO4Timbal Sulfat PERUBAHAN KIMIA SELAMA PENGISIAN DAN PEMAKAIAN 1. PERUBAHAN KIMIA PADA SAAT PELEPASAN MUATAN LISTRIK Aki memberikan aliran listrik jika dihubungkan dengan rangkaian luar misalnya, lampu, radio dan lain-lain. Aliran listrik ini terjadi karena reaksi kimia dari asam sulfat dengan kedua material aktif dari plat positif dan plat negatif. Pada saat pelepasan muatan listrik terus menerus, elektrolit akan bertambah encer dan reaksi kimia akan terus berlangsung sampai seluruh bahan aktif pada permukaan plat positif dan negatif berubah menjadi timbal sulfat. Jika Aki tidak dapat lagi memberi aliran listrik pada voltage tertentu, maka aki tersebut dalam keadaan lemah arus (soak). 2. PERUBAHAN KIMIA PADA SAAT PENGISIAN MUATAN LISTRIK Pada proses pengisian muatan listrik, kembali terjadi proses reaksi kimia yang berlawanan dengan reaksi kimia pada saat pelepasan muatan. Timbal peroksida terbentuk pada plat positif dan timbal berpori terbentuk pada plat negatif, sedangkan berat jenis elektrolit akan naik, karena air digunakan untuk membentuk asam sulfat. Aki kembali dalam kondisi bermuatan penuh. PENURUNAN BERAT JENIS ACCU ZUUR SELAMA PELEPASAN MUATAN LISTRIK  Berat jenis accu zuur akan turun sebanding dengan derajat pelepasan muatan, jadi jumlah energi listrik yang ada dapat ditentukan dengan mengukur berat jenis accu zuurnya, misalnya aki mempunyai berat jenis accu zuur 1.260 pada 20°C, bermuatan listrik penuh, setelah melepaskan muatan listrik berat jenisnya 1.200 pada 20°C, maka Aki masih mempunyai energi listrik sebesar 70% BERAT JENIS ACCU ZUUR TERGANTUNG DARI SUHU  Berat jenis accu zuur berubah tergantung dari temperaturnya, jadi pembacaan berat jenis pada skala hudrometer kurang tepat sebelum dilakukan koreksi suhu. Volume accu zuur bertambah jika dipanaskan dan turun jika dingin, sedang beratnya tetap. Jika Volume bertambah sedang beratnya tetap maka berat jenis akan turun. Berat jenis turun sebesar 0.0007 untuk kenaikan tiap derajat celcius dalam suhu batas normal Aki. Standar berat jenis menurut perjanjian adalah untuk suhu 20°C.
S 20 = St + 0.0007 ( t - 20 )
S   = Berat Jenis pada temp. 20°C. St  = Berat jenis terukur t     = Temperatur accu Zuur. Tabel Perubahan Accu Zuur	Contoh: Misainya kita memiliki accu zuur dengan kondisi sbb: Berat Jenis ( terukur ) = 1.250 Temperatur= 33°C maka berat jenis pada 20°C adalah S20  = 1.250 + 0.0007 (33 - 20)          = 1.250 + 0.0091          = 1.2591
Tabel Perubahan Accu Zuur. Temperatur 1.260 (20°C) 5 1.271 10 1.267 15 1.264 20 1.260 25 1.256 30 1.253 35 1.249 40 1.245 45 1.242 50 1.238 55 1.235 60 1.232

Aki Basah sering di sebut juga Lead acid battery.

Aki ini memerlukan perawatan.

Air aki bisa berkurang, sehingga memerlukan penambahan air aki beberapa bulan sekali.

Jika perawatan jarang di lakukan, dan penambahan air aki sering terlambat maka umur battery juga akan berkurang.

Aki basah untuk automotives menggunakan tegangan 12 Volt.

Type	Dimensi (mm)	Ampere
NS 40Z	195 X 127 X 201	35
NS 60	236 X 127 X 201	45
N 50Z	258 X 171 X 201	60
NS 70	258 X 171 X 201	65
N 70	304 X 171 X 201	70
N70Z	304 X 171 X 201	75
N 100	407 X 174 X 210	100
N 120	503 X 180 X 210	120
N 150	506 X 220 X 210	150
N 200	519 X 276 X 217	200
55D23L/R	229 X 171 X 203	55
555-59	242 X 175 X 190	55
580-24	278 X 175 X 190	80
600-38	353 X 175 X 190	100

Variasi Ampere yang tersedia dari 35 Ampere sampai dengan 200 Ampere.

 accu zuur atau biasa disebut aki sir sebenarnya larutan asam sulfat (H2SO4). Larutan ini mengandung elektrolit sehingga mampu mengikat setrum.

“Bahan dasarnya sulfur atau H2SO4. Bisa dibeli bebas di toko-toko kimia. Larutan sulfur diencerin lagi dengan air murni sampai berat jenisnya pas untuk keperluan aki,” jelas karyawan bagian Technical Support, PT GS Battery.

Berat jenis aki sir yang dijual dalam kemasan botol merah sekitar 1,26. Angka itu menunjukkan berat jenis air setelah dicampur sulfur. Itu sebanding dengan 30% dari total volume dalam botol. Biasanya toko kimia menjual sulfur dengan berat jenis 1,8.

Secara fisik aki sir dicirikan cairannya agak keruh. Juga sedikit kental. “Seperti air yang diaduk dengan gula pasir,” papar pria yang ngantor di kawasan Sunter, Jakarta Utara itu.

Nah, karena mengandung sulfur, sifatnya ganas. Kalo kena kulit, langsung gatal-gatal. Jika kena kain, bisa bolong. Di besi, mengakibatkan karat. “Logam yang tahan sulfur, ya... timah hitam. Itu bahan elemen aki,” bilang Sahrudin yang sudah dikaruniai dua putri.

Giliran air aki. Cairan di botol plastik biru itu sejatinya air murni. Tak mengandung logam., bahan dasarnya bisa dari air PAM atau sumur. “Tapi telah melewati proses pemurnian. Dengan cara penyulingan dan proses demineralisasi. Sifatnya netral,”

Biasanya air aki yang dijual bebas didapat dari hasil proses demineralisasi. Sebab, cara penyulingan lebih mahal dan makan waktu. “Penyulingan sistemnya air diuapkan baru uapnya ditampung. Kalau demineralisasi caranya disaring atau dicampur cairan kimia untuk memisahkan unsur logamnya.”