BATERAI (AKI)

Oleh : Mohamad Saefudin Zuhri

1.           Pendahuluan.

Dalam kehidupan sehari – hari sering kita jumpai pada kendaraan bermotor untuk mulai start biasanya menggunakan baterai (aki). Aki terdiri dari dua macam, yaitu aki basah dan aki kering. Aki merupakan salah satu elemen penting di motor karena menjadi sumber energi listrik. Khususnya pada motor yang menggunakan electric starter, pastinya kamu akan kewalahan bila aki sedang bermasalah.

Pada umumnya aki yang diperdagangkan di Indonesia memiliki masa pakai sekitar 2 tahun. Sedangkan jenis aki kering dapat dipakai hingga 5 tahun. Jenis ini tidak memerlukan perawatan, tetapi harganya berlipat ganda. Untuk aki biasa (aki basah yang umum digunakan) memerlukan perawatan untuk medapatkan masa pakai maksimal. Perawatan secara benar akan menjamin tak mudah terganggunya sistem kelistrikan.

Aki  adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Fungsi Aki adalah seebagai alat untuk menghimpun tenaga listrik (dipakai pada mesin mobil dsb), penghasil dan penyimpan daya listrik hasil reaksi kimia, dan peranti untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga kimia atau sebaliknya

2.           Kontruksi aki

Gambar 1.

Keterangan gambar

1.         Rangka

2.         Kepala katup positif

3.         Penghubung sel

4.         Tutup ventilasi

5.         Penutup

6.         Plat – plat

7.         Plat negatif

8.         Plat positif

9.         Ruang sedimen

10.     Plastik pemisah

11.     Sel – sel

Fungsi dari tiap bagian, yaitu:

1.       Rangka, berfungsi rumah accu

2.       Kepala katup positif, berfungsi sebagai terminal kutub positif

3.       Penghubung sel, berfungsi untuk menghubungkan sel – sel

4.       Tutup ventilasi, berfungsi menutup lubang sel,

5.       Penutup, Berfungsi untuk menutup bagian atas accu.

6.       Plat – plat berfungsi sebagai bidang pereaktor.

7.       Plat negatif, terbuat dari Pb berfungsi sebagai bahan aktif aki

8.       Plat positif, terbuat dari PbO2, berfungsi sebagai bahan aktif aki

9.       Ruang sedimen, berfungsi untuk menampung kotoran

10.     Plastik pemisah, berfungsi untuk memisahkan plat positif dan negatif.

Plat positif (PbO 2) berwarna coklat, sedangkan plat negatif berwarna abu-abu. Plat positif berjumlah kurang satu dari jumlah plat-plat negatif. Kapasitas tiap cm 2 plat positif = 0,03 sampai dengan 0,05 AH (ampere jam). Tiap sel accu menghasilkan tegangan 2 volt.

1.           Prinsip kerja aki basah

Pada aki basah terjadi proses elektrokimia yang bersifat reversible (dapat berbalikan) yaitu proses pengisian dan proses pengosongan. Setiap molekul cairan elektrolit asam sulfat (H2SO2) akan terurai menjadi ion positif hidrogen (2H+) dan ion negatif sulfat (SO4 ‾ ). Tiap ion negatif sulfat akan bereaksi dengan katoda (Pb) menjadi timah sulfat (PbSO4) sambil melepaskan dua elektron. Dua ion hidrogen (2H+) akan bereaksi dengan anoda (PbO 2) menjadi timah sulfat (PbSO4) sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan atom oksigen membentuk H2O (mokekul air). Pengambilan dan pelepasan elektron dalam proses kimia ini akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara katoda (kutub negatif) dan anoda (kutub positif).

Proses kimia di atas dapat dirumuskan sebagai berikut :

PbO2 + Pb + 2H2SO 4 ——————> PbSO 4 + PbSO 4 + 2H2O

(sebelum pengosongan)                               (setelah pengosongan)         

Proses kimia ini terjadi dalam proses pengosongan aki atau pada saat aki melayani beban. Setelah proses pengosongan, kedua plat negatif dan plat positif menjadi timah sulfat (PbSO4) dan cairan elektrolitnya menjadi cair (H2O), sehingga berat jenisnya akan berkurang.

Setelah mengalami pengosongan, agar dapat dipakai melayani beban maka aki harus diisi lagi dengan dialiri arus listrik DC. Pada proses pengisian aki dapat dirumuskan sebagai berikut :

PbSO 2 + PbSO 4 + 2H2O ——————> PbO 2 + Pb + 2H2SO4

Setelah proses pengisian, berat jenis cairan elektrolit aki akan bertambah besar. Berat jenis larutan asam sulfat (asam belerang) H2SO4 sebelum pengisian adalah 1,190 gr/cm³ pada temperatur 15 °C (59°F). Setelah diisi penuh berat jenis elektrolitnya (asam sulfat) antara 1,205 – 1,215 gr/cm³.

Alat untuk mengukur berat jenis suatu larutan disebut hidrometer. Cara menggunakan hidrometer adalah dengan mencelupkan ujung pipa kacanya ke dalam larutan yang akan diukur berat jenisnya, kemudian dengan menekan bola karet dan kemudian melepaskannya, maka sejumlah larutan akan masuk ke dalam pipa kaca. Dengan demikian pelampung akan melayang dalam cairan dan besarnya berat jenis larutan tersebut sama dengan angka yang tepat terlihat pada permukaan larutan.

1.           Larutan elektrolit aki

Larutan elektrolit adalah larutan senyawa dalam air yang dapat menghantarkan arus listrik dan menghasilkan ion-ion positif dan negatif. Larutan asam belerang (H2SO4) adalah elektrolit yang digunakan pada aki. Larutan H2SO 4 di dalam air dapat menghasilkan ion positif hidrogen (2H+) dan ion negatif sulfat (SO 4־ ).

Berat jenis larutan H2SO4 yang dibutuhkan untuk pengisian ke dalam sel aki adalah 1,190 gr/cm³ pada temperatur 15°C (59°F). Berat jenis (BD) larutan H2SO4 dalam sel aki kondisi terisi penuh adalah antara 1,205 sampai dengan 1,215 gr/cm³ pada temperatur 15°C (59°F).

Untuk membuat larutan asam belerang dengan berat jenis tertentu adalah dengan cara memasukkan air destilator (air aki ) ke dalam bejana yang terbuat dari kaca atau plastik  dengan volume tertentu. Selanjutnya campuran tersebut diaduk sampai larut dengan sempurna dengan menggunakan pengaduk plastik atau kayu yang bersih. Sebagai perbandingan dapat dilihat perbandingan antara asam belerang dan air akumulator untuk memperoleh larutan asam belerang dengan berat jenis tertentu pada Tabel di bawah ini.

Tabel . Perbandingan antara air murni dan larutan asam belerang dengan berat jenis 1,400 gr/cm³ untuk memperoleh 1 liter elektrolit.

1.           Pengisian Charging Baterai Aki

Waktu pengisian baterai aki/ sealed lead acid adalah 12 sampai 16 jam. Dengan arus pengisian yang lebih tinggi dan metode pengisian multi-stage, waktu pengisian dapat berkurang sampai dengan 10 jam atau kurang.

Pengisian multi-stage, terdiri dari 3 stage/ tahap: constant-current charge, topping charge dan float charge. Selama constant-current charge, baterai diisi sampai 70 persen dalam waktu 5 jam; sisanya 30 persen adalah pengisian pelan-pelan dalam topping charge. Topping charge butuh sekitar 5 jam yang lain dan ini sangat penting untuk menjaga baterai tetap baik. Jika pola pengisian baterai tidak lengkap sesuai dengan kedua stage diatas, maka baterai akan kehilangan kemampuan untuk menerima full charge dan kinerja baterai akan berkurang. Tahap ketiga adalah float charge, kompensasi self-discharge setelah baterai terisi penuh.

Baterai aki, terdiri dari beberapa sel. Baterai aki 12 Volt, terdiri dari 6 sel. Batas tegangan satu sel umumnya mulai dari 2.30V sampai 2.45V. Jadi baterai aki 12 Volt, tegangan sebenarnya adalah antara 13.8 V - 14.7 Volt. Kondisi baterai aki tergantung dari suhu. Suhu tinggi menyebabkan baterai cepat rusak. Pada saat charging baterai pada suhu ruangan melebihi 30 derajat celcius, tegangan yang direkomendasikan adalah 2.35V/sel. Pada saat charging, dan suhu ruangan tetap dibawah 30 derajat Celcius, tegangan charger untuk masing-masing sel disarankan 2.40 sampai 2.45Volt.