Cara Kerja Baterai (Proses Discharge dan Recharge pada Baterai)
Gambar diatas merupakan simplifikasi dari fungsi baterai. Artinya, pada saat kendaraan belum dinyalakan, daya listrik yang dibutuhkan oleh semua beban dan starter diambil dari baterai.
Ok terus kalian penasaran ga si kenapa aki mobil itu berat banget?Dapatkah kamu merasakan beratnya aki mobil yang kecil jika kamu mengangkatnya? Apa yang membuat aki/baterai tersebut begitu berat? Jika kamu pernah membuka bagian dalam aki, kamu akan melihat bahwa di dalamnya terdapat plat timbal yang padat dan lembaran oksida timbal. Lembaran plat dan elektrolit merupakan unsur-unsur yang memungkinkan baterai menghasilkan listrik.
Baterai basah (lead acid) terdiri dari plat timbal yang terendam dalam larutan asam dan menghasilkan energi melalui reaksi kimia (chemical reaction).
Bagaimana aki mobil ini dapat menghasilkan listrik? Singkatnya karena di dalamnya terjadi reaksi kimia. Proses kimia yang terjadi dalam aki mengubah energi kimia menjadi listrik melalui pelepasan elektron. Reaksi ini melibatkan plat timbal dan oksida timbal yang padat di dalam aki. Aliran elektron yang dihasilkan dalam rangkaian inilah yang disebut sebagai listrik.
Untuk mengetahui apa itu listrik dan bagaimana listrik terbentuk bisa klik disini.
Dalam proses mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik, terdapat 2 istilah yang digunakan untuk aki atau baterai
Proses tersebut adalah proses discharge dan recharge
Cara Kerja Baterai
Discharge
Discharge adalah proses pengeluaran arus listrik dari baterai. Secara otomatis, proses discharge akan terjadi jika rangkaian listrik terhubung dalam rangkaian tertutup. Ini berarti proses ini terjadi saat terjadi hubungan antara kutub positif dan negatif pada baterai. Akibat dari Discharge akan menghabiskan seluruh energi yang tersimpan di dalam baterai sehingga membuat baterai/aki menjadi kosong.
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, listrik pada baterai dapat dihasilkan melalui aliran elektron dalam suatu rangkaian. Untuk menghidupkan suatu beban seperti lampu pada kendaraan, diperlukan aliran elektron yang banyak mengalir ke arah yang sama melalui kawat penghantar. Oleh karena itu, benda-benda seperti lampu pada kendaraan disebut sebagai beban (load). Secara sederhana, ketika elektron melewati lampu, maka lampu tersebut akan menyala.
Recharge
Recharge adalah proses pengisian arus ke dalam aki. Proses ini serupa dengan mengisi daya baterai pada ponsel, laptop, dan perangkat lainnya yang menggunakan baterai. Pada saat mengisi daya, arus listrik akan mengalir melalui terminal positif dan negatif baterai, memicu reaksi kimia tertentu di dalam baterai, dan mengembalikan daya baterai sehingga baterai atau aki dapat digunakan kembali.
Recharge pada kendaraan bermotor akan terjadi secara otomatis ketika mesin dinyalakan. Sistem pengisian di dalam kendaraan terjadi karena adanya pengaturan yang ada di dalamnya. Ketika mesin dinyalakan, alternator akan menghasilkan arus listrik yang nantinya akan dialirkan ke seluruh sistem kelistrikan dan mengisi ulang daya baterai. Proses pengisian ini disebut sebagai pengisian ulang atau recharge.
Untuk melakukan kedua proses diatas, baik discharge maupun recharge.Dalam aki atau baterai, terjadi reaksi kimia yang memungkinkan terjadinya kedua proses tersebut. Secara sederhana pada saat discharge maka akan terjadi reaksi kimia yang menghasilkan aliran listrik keluar dari baterai. Kemudian saat dilakukan pengisian arus listrik ke aki maka prosesnya akan direverse sehingga memicu terjadinya reaksi kimia yang membalikan aki ke kondisi semula. Dapatkah Anda menjelaskan reaksi kimia yang terjadi saat aki dikeluarkan dan diisi ulang?
Reaksi kimia aki saat pengeluaran (Discharge)
Sederhananya aki terdiri dari larutan elektrolit dengan komposisi 35% H2SO4 dan 65 % air suling (H2O). selain elektrolit di dalam aki terdapat plat posistif berupa (PbO2) dan negatif (Pb).
Ketika arus dialirkan keluar, maka akan terjadi proses reaksi kimia sebagai berikut:
Saat rangkaian berada pada posisi tertutup dimana terminal positif dan negatif terhubung maka pada terminal katoda positif (timbal oksida) akan bereaksi dengan dengan asam sulfat dalam elektrolit. Ini akan membentuk senyawa timbal sulfat pada katoda.
Selama reaksi ini berlangsung, ion oksigen akan dikeluarkan dari katoda dan bersenyawa dengan elektrolit. Hal ini menyebabkan terbentuknya ikatan antara oksigen dan hidrogen yang menghasilkan molekul air (H2O).
Pada saat yang sama unsur timbal di anoda akan bereaksi dengan ion sulfat dalam elektrolit. Selama reaksi berlangsung, lapisan timbal sulfat akan terbentuk di sekitar elektroda. Dalam reaksi tersebut, terjadi pelepasan dua elektron yang kemudian akan dikumpulkan di terminal negatif. Akibat dari hal tersebut, terjadi akumulasi elektron pada terminal negatif yang berakibat pada perbedaan muatan antara anoda dan katoda.
Apabila sirkuit terhubung, elektron pada anoda akan bergerak ke terminal positif yang kekurangan elektron. Jika perpindahan elektron ini melewati suatu beban seperti lampu, maka lampu tersebut akan menyala.
Reaksi tersebut akan berlangsung secara terus-menerus namun tidak untuk selamanya karena bahan kimia yang diperlukan untuk menjalankan reaksi tersebut akan habis di dalam elektrolit. Pada saat itu, terjadi pemecahan larutan elektrolit yang terdiri dari asam sulfat dan air murni. sehingga asam sulfat akan menempel pada terminal negatif baterai dan plat positif menjadi PbSO4 karena semua oksigennya terlepas. Ketika aki terus digunakan, maka larutan elektrolit di dalam kotak baterai akan mengalami perubahan, di mana timbal sulfat PbSO4 akan menumpuk dan melapisi kedua elektroda. Akibatnya, hanya air (H2O) yang tersisa dalam larutan elektrolit.
Jika seluruh elektrolit berubah menjadi air, aki akan menjadi sangat lemah dalam menghasilkan arus listrik dan tidak bisa lagi mengeluarkan arus listrik (drop). Namun, untungnya reaksi kimia pada baterai dapat dibalikkan (reversed). Pada titik ini, proses pengisian harus dilakukan.
Reaksi kimia aki saat pengisian (Recharge)
Ketika arus listrik dari sumber dihubungkan ke plat negatif aki, elektron akan berikatan kembali dengan timbal sulfat. Proses ini akan melepaskan sulfat untuk kembali lagi ke dalam elektrolit sehingga pada elektroda negatif hanya menyisakan timbal. Ion sulfat ini kemudian akan bereaksi dengan ion hidrogen untuk melepaskan oksigen. Elektrolit akan mengalami peningkatan keasaman.
Proses pelepas oksigen memungkinkan untuk ion oksigen bergabung kembali dengan timbal pada elektroda positif dan membuat oksida timbal. Melalui proses pembentukan oksida timbal, asam sulfat yang sebelumnya melekat pada timbal akan dilepaskan ke dalam elektrolit sehingga konsentrasi H2SO4 dan H2O pada elektrolit dapat kembali ke kondisi semula.
Plat positif aki akan menerima ion asam sulfat dan oksigen selama proses pengisian, sehingga plat tersebut akan menjadi PbO2 kembali.
Disisi lain, ion hidrogen yang lebih dekat ke plat negatif akan menarik ion asam sulfat SO4 sehingga larutan di dalam aki kembali membentuk H2SO4.
Proses recharge pada dasarnya melibatkan pemberian arus listrik melalui terminal ke plat negatif PbSO4 yang memegang asam sulfat, sehingga asam sulfat kembali terlarut dalam air seperti semula, dan oksigen dikembalikan ke plat positif.
Demikianlah proses yang terus berlangsung hingga akhirnya baterai menjadi kosong. Kondisi baterai yang kosong menunjukkan bahwa elektrolit dalam baterai tidak lagi optimal (densitas rendah) sehingga reaksi kimia untuk proses discharge tidak dapat terjadi.
Berikut Hal yang perlu diperhatikan ketika melakukan pengisian aki
- Untuk menghindari ledakan akibat gas hidrogen yang dikeluarkan oleh baterai, hindari memunculkan api atau percikan api di sekitar baterai.
- Saat melakukan pengisian baterai, pastikan kabel pengisi tetap terhubung dengan terminal baterai.
- Jangan biarkan suhu elektrolit baterai melebihi 45 derajat Celsius, jika melebihi batas tersebut, kurangi arus pengisian atau hentikan proses pengisian.
Post a Comment for "Cara Kerja Baterai (Proses Discharge dan Recharge pada Baterai)"