Baterai mengubah bahan kimia menjadi energi listrik melalui reaksi elektrokimia. Dengan menggunakan arus listrik, elektron ditransfer dari satu material ke material lain (disebut elektroda) dalam baterai untuk terjadi reaksi elektrokimia. Fisikawan Italia Alessandro Volta pertama kali menemukan baterai pada tahun 1800.
Baik Anda seorang insinyur atau tidak, Anda pasti pernah melihat dua jenis baterai: yang kecil dan yang lebih besar. Perangkat seperti jam tangan, alarm, atau detektor asap menggunakan baterai kecil, sedangkan aplikasi seperti mobil, truk, atau sepeda motor membutuhkan baterai yang dapat diisi ulang.
Dalam beberapa dekade terakhir, baterai telah menjadi sumber energi yang penting. Selain itu, baterai tersedia dalam berbagai ukuran dan jenis sesuai dengan fungsinya. Artikel ini akan membahas berbagai jenis baterai dan fungsinya.
Prinsip Kerja Baterai
Baterai menghasilkan listrik sesuai permintaan dengan menggunakan elektroda atau terminal baterai. Di bagian atas baterai, terminal positif digunakan untuk baterai yang digunakan untuk tujuan konsumen seperti senter dan perangkat elektronik. Bagian bawah atau casing luar baterai biasanya disebut sebagai terminal negatif. Zat kimia yang mengelilingi terminal ini dan baterai secara keseluruhan membentuk sel energi.
Ketika terminal positif dan negatif sel energi terhubung ke rangkaian listrik, mereka menghasilkan energi. Misalnya, bagian logam senter menyala, dan perangkat tersebut juga menyala. Zat kimia di dalam sel, yang dapat menjadi alkali atau lithium, memulai reaksi, menghasilkan ion dan elektron, yang memberi daya pada apa pun yang terhubung ke baterai.
Klasifikasi Baterai
1. Baterai Primer
Baterai primer dapat digunakan sebagai sumber listrik sederhana untuk banyak perangkat elektronik kecil, seperti lampu, kamera, jam tangan, radio, mainan, dll. Baterai ini tidak dapat diisi ulang. Baterai Primer terdiri dari sel elektrokimia yang memiliki reaksi elektrokimia yang tidak dapat dibalikkan. Baterai primer biasanya murah, ringan, dan cocok untuk banyak aplikasi, seperti pacemaker, remote control, jam tangan, mainan anak-anak, dan baterai koin hingga AA.
2. Baterai Sekunder
Baterai sekunder menggunakan sel elektrokimia yang memiliki kemampuan untuk membalikkan reaksi kimia dengan menambahkan tegangan tertentu ke baterai. Baterai ini juga disebut sebagai baterai isi ulang karena mereka dapat diisi ulang setelah jumlah energi yang disimpan di dalamnya habis. Baterai Sekunder berfungsi sebagai inverter untuk baik pasokan daya maupun sumber daya mandiri.
Baterai berkapasitas besar digunakan dalam kendaraan listrik dan aplikasi berdaya tinggi lainnya, tetapi baterai berkapasitas kecil digunakan dalam perangkat portabel seperti telepon seluler karena tidak praktis atau mahal untuk menggunakan baterai sekali pakai.
Jenis-jenis Baterai
Berikut adalah jenis-jenis baterai beserta penggunaannya:
1. Baterai Asam Timbal (Lead-acid)
Baterai asam timbal adalah jenis baterai isi ulang yang banyak digunakan untuk memberikan daya pada sistem pencahayaan mobil dan kendaraan lainnya. Baterai asam timbal memiliki kepadatan energi yang lebih rendah daripada baterai isi ulang modern.
Sebaliknya, sel-sel ini memiliki rasio daya-berat yang cukup tinggi karena kemampuan mereka untuk menyuplai arus tinggi. Baterai asam timbal memiliki kapasitas 7 Wh/kg, dan tersedia dalam versi 2V, 6V, 12V, dan 24V.
Baterai asam timbal sangat cocok untuk digunakan dalam kendaraan bermotor karena murah dan dapat memberikan arus tinggi yang dibutuhkan motor penggerak.
2. Baterai Nikel-kadmium (Ni-Cd)
Baterai nikel-kadmium (Ni-Cd) adalah jenis baterai isi ulang yang menggunakan elektroda nikel oksida hidroksida dan kadmium. Salah satu keunggulan utama baterai ini adalah mereka dapat mempertahankan tegangan dan menyimpan daya saat tidak digunakan.
Meskipun jarang digunakan, jenis baterai ini murah dan memiliki tingkat pengosongan yang lebih rendah daripada baterai NiMH. Namun, tegangan terminalnya turun hampir sampai akhir pemakaian saat sedang dalam tahap pemakaian, dengan tegangan sekitar 1,2 volt.
Baterai ini tersedia dalam berbagai ukuran dan kapasitas, mulai dari yang tersegel untuk perangkat portabel hingga sel besar dengan kipas yang digunakan untuk tenaga motor dan pasokan daya cadangan. Baterai yang lebih kecil digunakan untuk mainan, elektronik, dan perangkat portabel, sedangkan baterai yang lebih besar digunakan untuk starter pesawat terbang dan kendaraan listrik.
3. Baterai Nikel-metal Hybrid (Ni-MH)
Baterai nikel-metal hybrid digunakan dalam smartphone, laptop, dan perangkat listrik portabel. Jenis reaksi kimia ini di elektroda positifnya serupa dengan reaksi sel nikel-kadmium, yang menggunakan nikel oksida hidroksida.
Namun, elektroda negatifnya menggunakan paduan yang dapat menyerap hidrogen untuk menggantikan kadmium yang digunakan dalam baterai NiCd. Baterai ini digunakan dalam perangkat yang membutuhkan banyak daya karena kapasitas dan kepadatan energinya yang tinggi. Karena tegangan selnya yang sedikit lebih rendah, baterai ini biasanya digunakan sebagai alternatif.
4. Baterai Lithium-ion (Li-ion)
Baterai jenis ini terdiri dari sel-sel. Selama tahap pemakaian, ion-ion litium bergerak dari elektroda negatif ke elektroda positif dan kembali ke elektrolit saat diisi ulang. Perangkat yang membutuhkan banyak arus listrik, seperti remote mobil, menggunakan baterai lithium-ion.
Baterai lithium-ion banyak digunakan di laptop, ponsel pintar, kamera, dll. karena memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi, tingkat pengosongan diri yang lebih rendah, dan efek memori yang minimal atau tidak ada. Masa pakai baterai ini adalah antara 300 dan 500 siklus pengisian, atau sekitar dua hingga tiga tahun.
5. Baterai Alkaline
Baterai alkaline isi ulang dirancang agar dapat diisi ulang sepenuhnya setelah digunakan berulang kali. Ini karena mangan dioksida berfungsi sebagai elektroda positif dan silinder seng berfungsi sebagai elektroda negatif, yang memungkinkan baterai untuk menghasilkan energi listrik pada rangkaian eksternal.
Baterai ini memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dan masa pakai yang lebih lama daripada baterai seng-karbon, tetapi mereka dapat habis dengan cepat dalam kamera digital dan perangkat yang menggunakan arus tinggi. Perhatikan label baterai alkaline karena mengisi ulangnya sekali pakai dapat berbahaya.
6. Baterai Zinc Carbon
Baterai seng-karbon adalah baterai yang menghasilkan arus listrik langsung melalui reaksi elektrokimia yang terjadi antara seng dan mangan dioksida ketika ada elektrolit. Baterai ini ditemukan dalam peralatan rumah tangga seperti pengatur suhu remote.
Baterai alkaline biasanya memiliki kapasitas yang lebih rendah dan resistansi internal yang lebih rendah. Mereka juga lebih baik pada suhu rendah, resistensi kebocoran, dan pengosongan diri yang rendah. Dengan siklus hidup yang pendek, baterai seng-karbon ideal untuk perangkat yang memiliki arus rendah.
7. Baterai Sel Koin
Baterai sel koin, yang biasanya berbentuk silinder pendek dan menyerupai tombol, memiliki pemisah yang menghubungkan elektrolit di antara mereka dan mengontrol aliran ion yang menghasilkan listrik.
Baterai ini bertahan lama dan dapat digunakan pada perangkat kecil seperti jam tangan dan kalkulator saku. Badan sel dan terminal positif baterai terbuat dari baja tahan karat, dan tutup atasnya terbuat dari logam. Baterai ini ideal untuk digunakan pada produk yang membutuhkan layanan yang lama karena konsistensi dan keandalan yang tinggi.
8. Baterai Zinc-air
Karena diaktifkan oleh udara, baterai zinc-air biasanya mengoksidasi seng dengan oksigen dari udara. Ketika oksigen berinteraksi dengan seng di dalamnya, baterai ini siap digunakan. Baterai ini cukup murah untuk dibuat dan memiliki kepadatan energi yang tinggi.
Baterai ini berukuran mulai dari baterai kecil untuk alat bantu dengar hingga baterai besar untuk kamera film. Baterai jenis ini biasanya tetap aktif hingga daya habis sekitar tiga tahun. Baterai ini ramah lingkungan, memiliki tegangan yang stabil selama pengosongan, dan tidak mahal.
9. Baterai Asam Timbal Tersegel
Baterai asam timbal tersegel mengalami kondisi di mana elektrolit asam sulfat menebal, atau dikondensasikan, sehingga tidak dapat mengalir keluar. Mereka agak tertutup, tetapi mereka memiliki lubang untuk ventilasi jika gas terlepas karena pengisian berlebihan. Baterai ini dirancang untuk bertahan selama dua belas tahun.
Baterai ini tidak memerlukan perawatan teratur dan dapat dipasang di mana pun. Mereka memiliki katup pelepas yang diaktifkan saat baterai menghasilkan gas hidrogen. Jenis baterai ini dapat berfungsi dengan baik dengan arus beban tinggi. Mereka ada di sepeda motor, mobil semua medan, kursi roda, skuter, dan kapal.
Cara Memilih Baterai yang Tepat
Saat memilih baterai untuk aplikasi Anda, hanya dua faktor yang perlu dipertimbangkan: kinerja dan biaya. Namun, jika Anda melanjutkan, ada beberapa faktor lain yang perlu dipertimbangkan saat memilih baterai yang tepat untuk aplikasi Anda. Saat memilih jenis baterai yang tepat untuk kebutuhan Anda, berikut adalah beberapa hal yang harus dipertimbangkan:
1. Kepadatan Energi
Kepadatan energi menunjukkan jumlah energi yang dapat disimpan per satuan massa atau volume. Ini menunjukkan berapa lama perangkat Anda masih dapat digunakan sampai penuh.
2. Kepadatan Daya
Kepadatan daya merujuk pada laju maksimum pengosongan energi per satuan massa atau volume. Misalnya, laptop dan iPod membutuhkan daya rendah, sedangkan perangkat listrik membutuhkan daya yang lebih tinggi.
3. Keamanan
Sangat penting untuk memastikan bahwa suhu yang digunakan perangkat Anda dapat ditangani dengan baik oleh baterai. Suhu tinggi dapat menyebabkan komponen baterai rusak dan terjadi reaksi eksotermik.
4. Siklus Hidup
Untuk sebagian besar aplikasi yang membutuhkan kehidupan baterai yang panjang, kepadatan energi dan kepadatan daya baterai harus stabil dengan siklus pengisian dan pengosongan yang sering.
5. Biaya
Penting untuk memastikan bahwa biaya yang Anda tentukan untuk pilihan baterai sebanding dengan kualitasnya dan tidak secara tidak sengaja meningkatkan total biaya proyek.
6. Arus Pengisian
Ini adalah arus maksimum yang dapat digunakan untuk mengisi baterai. Secara teoritis, jika sirkuit perlindungan baterai sudah terpasang, arus maksimum 1A/2A dapat digunakan. Namun, arus terbaik untuk mengisi baterai adalah sekitar 500 mA.
7. Tegangan Pengisian
Tegangan pengisian biasanya 4,2 V dianggap sebagai tegangan pengisian terbaik untuk baterai.
.JPG "Baterai Asam Timbal (Lead-acid)")
.JPG "Baterai Nikel-kadmium (Ni-Cd)")
.JPG "Baterai Nikel-metal Hybrid (Ni-MH)")
.JPG "Baterai Lithium-ion (Li-ion)")
