1LAPORAN PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES PADABATERAI (Accu/Aki)

Disusun Oleh :

Nama : Wimpi Putro TresnoajiNIM : 121.03.1085

Kelas : C

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

2015

2DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

DAFTAR ISI ...........................................................................................................2

DAFTAR GAMBAR...............................................................................................3

DAFRTAR TABEL.................................................................................................4

RINGKASAN TAHAPAN PELAKSANAAN.......................................................5

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................6

1.1 Latar belakang .......................................................................................6

1.2 Tujuan penulisan ...................................................................................6BAB II PEMBAHASAN ........................................................................................7

2.1 Sejarah Baterai ......................................................................................72.2 Definisi Baterai .....................................................................................8

2.3 Fungsi Baterai .......................................................................................8

2.4 Konstruksi Baterai .................................................................................8

2.5 Komponen Baterai ................................................................................9

2.6 Tipe Baterai .........................................................................................11

2.7 Jenis Baterai ........................................................................................13

2.8 Prinsip Kerja Baterai ...........................................................................152.9 Kapasitas dan Pengetesan Baterai .......................................................20

2.10 Cara Perawatan Baterai .....................................................................21

BAB III PENUTUP...............................................................................................29

3.1 Kesimpulan .........................................................................................29

3.2 Saran ....................................................................................................29

DAFRAR PUSTAKA ...........................................................................................30

3DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Komponen Baterai

Gambar 1.2 Pemakaian

Gambar 1.3 Pengisian

Gambar 1.4 Grafik Berat Jenis Accu Zuur

4DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Pengukuran Berat Jenis Elektrolit

5RINGKASAN TAHAPAN PELAKSANAAN

Akumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi(umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Contoh-contoh akumulatoradalah baterai dan kapasitor.

Pada umumnya di Indonesia, kata akumulator (sebagai aki atau accu) hanyadimengerti sebagai "baterai" mobil. Sedangkan di bahasa Inggris, kata akumulatordapat mengacu kepada baterai, kapasitor, kompulsator, dll.

di dalam standar internasional setiap satu cell akumulator memiliki tegangansebesar 2 volt. sehingga aki 12 volt, memiliki 6 cell sedangkan aki 24 voltmemiliki 12 cell.

Aki merupakan sel yang banyak kita jumpai karena banyak digunakan padasepeda motor maupun mobil. Aki temasuk sel sekunder, karena selainmenghasilkan arus listrik, aki juga dapat diisi arus listrik kembali. secarasederhana aki merupakan sel yang terdiri dari elektrode Pb sebagai anode danPbO2 sebagai katode dengan elektrolit H2SO4 .

Kata kunci : Accu, Aki, Elektrolit

6BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Baterai adalah alat yang mampu menghasilkan energi listrik denganmenggunakan energi kimia. Baterai belumlah dikenal di zaman dahulu kala.Orang-orang bahkan belum mengenal listrik. Penerangan hanya bersumber dariapi. Seiring dengan kemajuan zaman, orang-orang terus berpikir untukmenemukan kehidupan yang lebih efisien. Manusia terus melakukanpenelitian-penelitian untuk menemukan suatu cara hidup yang lebih maju.

Berawal dari penemuan artifak kuno yang ternyata berupa baterai sederhanadi Baghdad pada tahun 1930, membuat perhatian dunia tertuju pada berbagaipenelitian untuk pengembangan baterai serta pembuatan baterai. Penemuanartifak di Baghdad tersebut menunjukkan bahwa awal mula ditemukannyabaterai adalah di Baghdad di mana ilmuwan Islamlah yang mempunyaikontribusi terbesar pada sejarah awal perkembangan baterai. Namun, yangtercatat secara pasti dalam sejarah adalah yakni jenis-jenis baterai awal yangdibuat oleh manusia yakni sel Daniell, sel Leclanche, dan sel aki.

Pengetahuan tentang elektrokimia menjawab tantangan masalah ini yaitutugas "menyimpan listrik agar bisa digunakan setiap waktu yang berbeda bedasesuai kebutuhan, serta dapat dipindah pindahkan. Alat penyimpan energilistrik itulah yang kemudian kita kenal dengan nama akumulator, accu, ataulebih sering disebut aki.

1.2 Tujuanb. Mengetahui definisi baterai (aki)c. Mengetahui fungsi baterai (aki)d. Mengetahui konstruksi baterai (aki)e. Mengetahui bagianbaterai (aki)f. Mengetahui tipe dan jenis baterai (aki)g. Mengetahui prinsip kerja baterai (aki)h. Mengetahui cara merawat baterai (aki)

7BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sejarah BateraiLead-acid battery dikenal sebagai Accu / Aki, ditemukan pertama kali di

dunia di tahun 1800 oleh Alessandro Volta yang dilahirkan di Como, Italiatahun 1745. Dengan susunan elemen pertama yang dibuatnya, yang disebutsebagai voltaic pile maka dengan begitu ditemukan pembangkit listrik yangpraktis untuk pertama kali.

Berikutnya di tahun 1859, Raymond Gaston Plante ahli fisika Prancis yangdilahirkan di Orthez Prancis tahun 1834, menemukan lead-acid baterry yangdapat di charge berulang-ulang (recharge). Bekerja di Paris sebagai asistendosen jurusan fisika, Plante mulai merancang sebuah baterai yang dapatmenyimpan tenaga listrik yang dapat dipergunakan. Aki mobil yangdipergunakan sekarang aki temuan Gaston Plante.

Ditahun 1880 Emile Alphonse Faure mengembangkan proses pelapisan plattimah dengan pasta yang dari serbuk timah dan asam sulfat, ini merupakanterobosan besar yang menuntun langsung ke industri pembuatan Lead AcidBattery.

Pada tahun 1881, J.S Sellon, mengajukan paten dimana pasta dilapiskanpada plat yang berlubang, bukan pada plat tanpa lubang, yang dengan begitupasta melekat lebih baik pada plat timah dibanding dengan temuan Faure, tapiSellon masih menggunakan plat antimoni, pada tahun yang sama Volmarmengembangkan proses yang sama dengan Sellon tapi dengan menggunakanplat timah berkisi-kisi (grid).

Lead-acid battery berubah hanya sedikit saja sejak 1880, pada materialkemasan dan sistem produksi, yang lebih meningkatkan daya simpanlistriknya, memperpanjang umurnya dan lebih bisa diandalkan, tetapi prinsipkerja baterry sampai sekarang masih tetap sama dengan ketika pertama kaliditemukan.

82.2 Definisi BateraiBaterai atau aki, atau bisa juga accu adalah sebuah sel listrik dimana di

dalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan)dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimiareversibel, adalah di dalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimiamenjadi tenaga listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrikmenjadi tenaga kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi darielektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalamarah (polaritas) yang berlawanan di dalam sel.

2.3 Fungsi BateraiBaterai atau aki pada mobil berfungsi untuk menyimpan energi listrik dalam

bentuk energi kimia, yang akan digunakan untuk mensuplai (menyediakan)listik ke sistem starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponenkomponen kelistrikan lainnya.

2.4 Konstruksi BateraiBerdasarkan konstruksi baterai dibedakan menjadi 2 macam yaitu :a. Konstruksi Comound

Baterai ini sel-selnya berdiri sendiri-sendiri dan antara sel yang satu denganyang lain dihubungkan dengan lead bar (connector) diluar case.

b. Konstruksi SolidBaterai ini antara sel yang satu dengan yang lain dihubungkan dengan leadbar di dalam case. Terminal yang kelihatan hanya dua buah hasil hubunganseri dari sel-selnya.

92.5 Komponen Battery

Gambar 1 Komponen Battery(moal-aya.blogspot.com)

a. Kotak Baterai

Wadah yang menampung elektrolit danelemen baterai disebut kotakbaterai. Ruangan didalamnya dibagi menjadi ruangan sesuai dengan jumlahselnya. Pada kotak baterai terdapat garis tanda upper level dan lower level ,sebagai indicator jumlah elektrolit. Dibuat dari ebonit atau plastik, wadahuntukaccu 6 volt terbagiatas 3 sel, danuntukaccu 12 volt terbagi atas 6 sel.Pada kotak baterai terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah (Upperdan Lower). Pelat-pelat posisinya ditinggikan dari dasar dan diberipenyekat, tujuannya agar tidak terjadi hubungan singkat apabila ada bahanaktif (timah dan lain-lain) terjatuh dari pelat. Tutup baterai dibuat dari bahanyang sama seperti bak/wadah.

b. Elektrolit BateraiElektrolit baterai merupakan campuran antara air suling (H2O) dengan

asam sulfat (SO4), komposisi campuran adalah 64 % H2O dan dan 36 %SO4. Dari campuran tersebut diperoleh elektrolit baterai dengan berat jenis1,270. Berat jenis elektrolit pada baterai saat ini dalam keadaan terisipenuhialah 1,260 atau 1,280 (pada temperatur 200C). Perbedaan inidisebabkan perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat padamasing-masing tipe berbeda.Elektrolit yang berat jenisnya 1,260mengandung 65% air sulingan dan 35% asam sulfat, sedangkan elektrolit

10

yang berat jenisnya 1,280 mengandung 63% air sulingan dan 37% asamsulfat.

Pembetulan BJ = Harga pembacaan + 0,0007 x (Temp. elektrolit - 200C)c. Sumbat Ventilasi

Sumbat ventilasi ialah tutup untuk lubang pengisian elektrolit. Sumbat inijuga berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen (yang terbentuk saatpengisian) dan uap asam sulfat di dalam baterai dengan cara membiarkangas hidrogen keluar lewat lubang ventilasi, sedangkan uap asam sulfatmengembun pada tepian ventilasi dan menetes kembali ke bawah.

d. Plat Positif dan Plat NegatifPlat positif dan negatif merupakan komponen utama suatu baterai.

Kualitas plat sangat menentukan kualitas baterai tersebut, plat-plat tersebutterdiri dari paduan timbal-antimon, yang diisi dengan suatu bahan aktif.Bahan aktif pada pelat positif adalah Timbal Peroksida yang berwarnacokelat, sedang pada pelat negatif adalah spons-timbal yang berwarna abu-abu. Hal-hal yang perlu diketahu tentang plat yaitu:- Plat positif terbuat dari lead peroxida- Plat negatif terbuat dari spongy lead- Biasanya plat negatif satu lebih banyak dari plat positif, meskipun

beberapa baterai memiliki jumlah kedua plat yang sama.- Plat pembatas, terbat dari bahan isolasi dipasang antara plat positif dan

negatif

- Kemasan baterai dibuat dari bahan plastik atau bahan lain yang tahanterhadap asam.

- Cairan didalam baterai disebut sebagai elektrolit. Cairan mengandungkira-kira 60% air dan 40% asam sulfat.

e. SeparatorUntuk memisahkan tiap-tiap sel (-) maupun sel (+).

f. Lapisan Serat Gelas (Fiber Glass)Antara plat positif dan negatif disisipkan lembaran separator yang terbuat

dari serat cellulosa yang diperkuat dengan resin. Lembaran lapisan seratgelas dipakai untuk melindungi bahan aktif dari pelat positif, karena timbalperoksida mempunyai daya kohesi yang lebih rendah dan mudah rontok jika

11

dibandingkan dengan bahan aktif dari pelat negatif. Selain itu lapisan seratgelas juga berfungsi melindungi separator.

g. Penghubung SelUntuk menghubungkan tiap-tiap sel dari sel-sel baterai pada sel baterai (-

) dan (+).Suatu baterai 12 volt mempunyai 6 sel, sedang baterai 6 voltmempunyai 3 sel. Sel merupakan unit dasar suatu baterai dan mempunyaivoltase sebesar 2 volt. Penghubung sel ini terbuat dari paduan timbal-antimon. Ada dua cara menghubungkan sel-sel tersebut. Yang pertamadinding penyekat melalui atas dinding penyekat (Over The Partition) danyang kedua melalui (Through The Partition). Terminal terdapat pada keduasel ujung, satu bertanda positif (+) dan yang lain negatif (-). Melalui keduaterminal ini listrik dialirkan.

h. Sel BateraiUntuk menambah daya baterai dalam satuan amphere.

2.6 Tipe Bateraia. Tipe Basah (Wet Type)

Adalah accu yang paling banyak digunakan pada kendaraan hingga saat ini.Accu ini berisi air accu (cairan asam belerang / sulfuric acid). Pada accubasah, terdapat lubang dengan tutup yang dapat dibuka-tutup untukmenambah air accu. Air accu dapat berkurang saat accu digunakan. Hal initerjadi karena reaksi kimia di dalam accu antara air accu dengan sel accu.Baterai tipe basah (wet type) terdiri dari elemen-elemen yang telah diisipenuh dengan muatan listrik (full charged) dan dalam penyimpanannyatelah diisi dengan elektrolit. Baterai ini tidak bisa dipertahankan tetapdalam kondisi full charge. Sehingga harus diisi (charge) secara periodik.Selama baterai tidak digunakan dalam penyimpanan, akan terjadi reaksikimia secara lambat yang menyebabkan berkurangnya kapasitas baterai.Reaksi ini disebut self discharge.

Suatu baterai yang telah diisi elektrolit, jika didiamkan (tidak dipakai)akan kehilangan muatan listriknya. Hal ini disebabkan, setelah baterai diisielektrolit, maka baterai mulai mengalami suatu reaksi kimia, meskipunbaterai tersebut dipakai atau tidak. Sifat seperti ini tidak dapat dihindarkan

12

pada semua baterai. Kehilangan muatan listrik yang tersimpan tanpapemakaian melalui rangakaian luar disebut Self Discharge Sebab-sebabself discharge sebagai berikut :

Plat negatif beraksi langsung dengan asam sulfat dari elektrolitmembentuk timbal sulfat (Pb SO4)

Hubungan singkat antara plat positif dan plat negatif melalui endapandari material aktif

Jika suhu dan konsentrasi elektrolit tidak merata disekitar plat positifdan negatif akan terjadi reaksi elektrokimia local.

Hal-hal seperti di atas ini yang menyebabkan muatan baterai akanberkurang meskipun tidak dipakai. Reaksi kimia yang terjadi dalam bateraiakan lebih cepat dengan kenaikan suhu elektrolit. Hal ini juga berarti Self

Discharge akan bertambah cepat jika suhu lebih tinggi. Jadi penyimpanan

baterai pada suhu rendah lebih efektif dalam memperkecil kecepatan SelfDischarge. Faktor lain yang mempercepat Self Discharge adalah bila

elektrolit atau air suling yang diisikan ke dalam baterai mengandungmaterial-material yang tidak diinginkan, karena akan menimbulkan reaksilocal.

b. Tipe Kering (Dry Type)Baterai tipe kering (Dry Type) terdiri dari plat-plat (positif & negatif)

yang telah diisi penuh dengan muatan listrik, tetapi dalam penyimpanannyatidak diisi dengan elektrolit. Jadi keluar pabrik dalam kondisi kering. Padadasarnya baterai ini sama seperti dengan baterai tipe basah. Elemen-elemenbateraij ini diisi secara khusus dengan cara memberikan arus DC pada platyang direndamkan ke dalam larutan elektrolit lemah. Setelah plat-plat ituterisi penuh dengan muatan listrik, kemudian diangkat dari larutanelektrolit lalu dicuci dengan air dan dikeringkan.

Kemudian plat-plat tersebut dirangkai dalam case baterai. Sehinggabiala baterai tersebut akan dipakai, cukup diisi elektrolit dan langsung bisadigunakan tanpa discharge kembali.

Baterai kering terdiri atas suatu silinder seng sebagai anode dan batangkarbon sebagai katode. Silinder diisi pasta yang terdiri atas campuran batukawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), sedikit air, dan di tengah pasta itu

13

diletakkan batang karbon.Karena karbon merupakan electrode inert (sukarbereaksi), pasta berfungsi sebagai oksidator (katode). Reaksinya dapatditulis sebagai berikut.Anode : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

Katode : 2 MnO2(s) + 2 NH4- (aq) + 2e- Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) +H2O(l)

Redoks : Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) Zn2+(aq) + Mn2O3(s) +2NH3(aq) + H2O(l)

Selanjunya, Zn dan NH3membentuk ion kompleks [Zn(NH3)4]2+Zn2+(aq) + 4 NH3(aq) [Zn(NH3)4]2+(aq)Potensial tiap baterai kering adalah 1,5 volt. Baterai kering jikasudah habis tidak dapat diisi ulang sehingga disebut sel primer. Untukmembuatnya tahan lama, maka NH4Cl digantidengan KOH. Reaksiyang terjadi sebagai berikut :Anode :Zn(s) + 2 OH-(aq) Zn(OH)2 + 2e-Katode :2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2e- 2MnO(OH)(s) + 2 OH-Redoks :Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) Zn(OH)2(s) + 2MnO(OH)(s)

2.7 Jenis BateraiAki terdiri dari beragam jenis , secara umum di pasaran kita mengenal dua

jenis aki , aki basah dan aki kering, dan lebih detail lagi jenis-jenis aki sebagaiberikut:a. Aki basah konvensionalb. Aki hybridc. Aki kalsium

d. Aki bebas perawatan/maintenance free (MF)e. Aki sealed

14

a. Aki Basah

Hingga saat ini aki yang populer digunakan adalah aki model basahyang berisi cairan asam sulfat (H2SO4). Ciri utamanya memiliki lubangdengan penutup yang berfungsi untuk menambah air aki saat iakekurangan akibat penguapan saat terjadi reaksi kimia antara sel dan airaki . Sel-selnya menggunakan bahan timbal (Pb).

Kelemahan aki jenis ini adalah pemilik harus rajin memeriksaketinggian level air aki secara rutin. Cairannya bersifat sangat korosif. Uapair aki mengandung hydrogen yang cukup rentan terbakar dan meledakjika terkena percikan api. Memiliki sifat self-discharge paling besardibanding aki lain sehingga harus dilakukan penyetruman ulang saat iadidiamkan terlalu lama.

b. Accu HybridPada dasarnya aki hybrid tak jauh berbeda dengan aki basah. Bedanya

terdapat pada material komponen sel aki . Pada aki hybrid selnyamenggunakan low-antimonial pada sel (+) dan kalsium pada sel (-). Akijenis ini memiliki performa dan sifat self-discharge yang lebih baik dariaki basah konvensional.

c. Accu CalciumKedua selnya, baik (+) maupun (-) mengunakan material kalsium. AKi

jenis ini memiliki kemampuan lebih baik dibanding aki hybrid. Tingkatpenguapannya pun lebih kecil dibanding aki basah konvensional.

d. Accu Bebas Perawatan/Maintenance Free (MF)Aki jenis ini dikemas dalam desain khusus yang mampu menekan

tingkat penguapan air aki . Uap aki yang terbentuk akan mengalamikondensasi sehingga dan kembali menjadi air murni yang menjaga levelair aki selalu pada kondisi ideal sehingga tak lagi diperlukan pengisian airaki . Aki jenis ini biasanya terbuat dari basis jenis aki hybrid maupun akikalsium.

e. Accu Sealed ( aki tertutup)Aki jenis ini selnya terbuat dari bahan kalsium yang disekat oleh jaring

berisi bahan elektrolit berbentuk gel/selai. Dikemas dalam wadah tertutup

15

rapat. Aki jenis ini kerap dijuluki sebagai aki kering. Sifat elektrolitnyamemiliki kecepatan penyimpanan listrik yang lebih baik.

Karena sel terbuat dari bahan kalsium, aki ini memiliki kemampuanpenyimpanan listrik yang jauh lebih baik seperti pada aki jenis calsiumpada umumnya. Pasalnya ia memiliki self-discharge yang sangat kecilsehingga aki sealed ini masih mampu melakukan start saat didiamkandalam waktu cukup lama. Kemasannya yang tertutup rapat membuat akijenis ini bebas ditempatkan dengan berbagai posisi tanpa khawatir tumpah.Namun karena wadahnya tertutup rapat pula aki seperti ini tidak tahanpada temperatur tinggi sehingga dibutuhkan penyekat panas tambahan jikaia diletakkan di ruang mesin.

2.8 Prinsip Kerja BateraiPrinsip kerja battery secara umum adalah sebagai berikut:1. Saat baterai mengeluarkan arus:

a. Oksigen (O) pada pelat positif terlepas karenabereaksi/bersenyawa/bergabung dengan hidrogen (H) pada cairanelektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung/berubahmenjadi air (H20).

b. Asam (SO4) pada cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb) dipelat positif maupun pelat negatif sehigga menempel dikedua pelattersebut. Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai)habis alias dalam keadaan discharge.Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampir semua asam

melekat pada pelat-pelat dalam sel sehingga cairan eletrolit konsentrasinyasangat rendah dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnyaberat jenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekatiberat jenis air yang 1 kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitaspenuh berat jenisnya sekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan beratjenis inilah kapasitas isi baterai bisa diketahui apakah masih penuh atausudah berkurang yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometerini merupakan salah satu alat yang wajib ada di bengkel aki (bengkel yangmenyediakan jasa setrum/cas aki). Selain itu pada saat baterai dalam

16

keadaan discharge maka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O)dimana air ini bisa membeku, bak baterai pecah dan pelat-pelat menjadirusak.

2. Saat baterai menerima arusBaterai yang menerima arus adalah baterai yang sedang

disetrum/dicas alias sedang diisi dengan cara dialirkan listrik DC, dimanakutup positif baterai dihubungkan dengan arus listrik positif dan kutubnegatif dihubungkan dengan arus listrik negatif. Tegangan yang dialiribiasanya sama dengan tegangan total yang dimiliki baterai, artinya baterai12 V dialiri tegangan 12 V DC, baterai 6 V dialiri tegangan 6 V DC, dandua baterai 12 V yang dihubungkan secara seri dialiri tegangan 24 V DC(baterai yang duhubungkan seri total tegangannya adalah jumlah darimasing-maing tegangan baterai: Voltase1 + Voltase2 = Voltasetotal). Halini bisa ditemukan di bengkel aki dimana ada beberapa baterai yangduhubungkan secara seri dan semuanya disetrum sekaligus. Berapa kuatarus (ampere) yang harus dialiri bergantung juga dari kapasitas yangdimiliki baterai tersebut (penjelasan tentang ini bisa ditemukan di bagianbawah).

Konsekuensinya, proses penerimaan arus ini berlawanan denganproses pengeluaran arus, yaitu :1. Oksigen (O) dalam air (H2O) terlepaskarena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan timah (Pb) pada pelatpositif dan secara perlahan-lahan kembali menjadi oksida timah colat(PbO2).2. Asam (SO4) yang menempel pada kedua pelat (pelat positifmaupun negatif) terlepas dan bergabung dengan hidrogen (H) pada air(H2O) di dalam cairan elektrolit dan kembali terbentuk menjadi asamsulfat (H2SO4) sebagai cairan elektrolit. Akibatnya berat jenis cairanelektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285 (pada baterai yang terisipenuh).

17

PERUBAHAN KIMIA SELAMA PENGISIAN DAN PEMAKAIAN

Gambar 1.2 Pemakaian Gambar 1.3 Pengisian

8

Kondisi Bermuatan Penuh(www.lintas.me)

Kondisi Terpakai Habis(solarpanelindonesia.wordpress.com)

Pelat(+)PB02

TimbalPeroksida

+

Elektrolit

2H2SO4

Asam

Sulfat

dan Air

-

Pelat(-)Pb

Timbalberpori

PEMAKAIAN

PENGISIAN

Pelat(+)PbSO4TimbalSulfat

+Elektrolit

2H2O air+

Pelat(-)PbSO4TimbalSulfat

1. Perubahan Kimia pada saat Pelepasan Muatan ListrikAki memberikan aliran listrik jika dihubungkan dengan rangkaian luar

misalnya, lampu, radio dan lain-lain. Aliran listrik ini terjadi karena reaksikimia dari asam sulfat dengan kedua material aktif dari plat positif dan platnegatif. Pada saat pelepasan muatan listrik terus menerus, elektrolit akanbertambah encer dan reaksi kimia akan terus berlangsung sampai seluruhbahan aktif pada permukaan plat positif dan negatif berubah menjaditimbal sulfat. Jika Aki tidak dapat lagi memberi aliran listrik pada voltagetertentu, maka aki tersebut dalam keadaan lemah arus (soak).

18

2. Perubahan Kimia pada saat Pengisian Muatan ListrikPada 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 terbentukpada plat negatif, sedangkan berat jenis elektrolit akan naik, karena airdigunakan untuk membentuk asam sulfat. Aki kembali dalam kondisibermuatan penuh.

3. Penurunan Berat Jenis Accu Zuur selama Pelepasan Muatan Listrik

Berat jenis accu zuur akan turun sebanding dengan derajat pelepasanmuatan, jadi jumlah energi listrik yang ada dapat ditentukan denganmengukur berat jenis accu zuurnya, misalnya aki mempunyai berat jenisaccu zuur 1.260 pada 20C, bermuatan listrik penuh, setelah melepaskanmuatan listrik berat jenisnya 1.200 pada 20C, maka Aki masihmempunyai energi listrik sebesar 70%

Gambar 1.4 Grafik Berat Jenis Accu Zuur(accuakibattery.blogdetik.com)

4. Berat Jenis Accu Zuur Tergantung dari SuhuBerat jenis accu zuur berubah tergantung dari temperaturnya, jadi

pembacaan berat jenis pada skala hudrometer kurang tepat sebelumdilakukan koreksi suhu. Volume accu zuur bertambah jika dipanaskan danturun jika dingin, sedang beratnya tetap. Jika Volume bertambah sedangberatnya tetap maka berat jenis akan turun. Berat jenis turun sebesar0.0007 untuk kenaikan tiap derajat celcius dalam suhu batas normal Aki.Standar berat jenis menurut perjanjian adalah untuk suhu 20C.Rating Kapasitas Battery

Energi yang tersimpan dalam baterai harus cukup kuat untuk starter,untuk itu baterai harus terisi penuh. Kapasitas baterai menunjukkan jumlah

19

listrik yang disimpan baterai yang dapat dilepaskan sebagai sumber listrik.Kapasitas baterai dipengaruhi oleh ukuran plat, jumlah plat, jumlah sel danjumlah elektrolit baterai. Terdapat 3 ukuran yang sering menunjukkankapasitas baterai, yaitu:1. Cranking Current Ampere (CCA)

Kapasitas baterai tergantung pada bahan plat yang bersinggungandengan larutan elektrolit, bukan hanya jumlah plat tetapi besar ukuran(luas permukaan singgung) pada plat yang akan menentukankapasitasnya. The Internasional standard memberikan nilai untukcapasitas baterai dengan SAE Cranking Current atau Cold CrankingCurrent (CCA Cold Cranking Ampere). Nilai CCA dari suatu bateraiadalah arus (dalam ampere) dari baterai yang diisi penuh sehingga dapatmemberikan arus untuk 30 detik pada 18 derajat Celsius selama itutetap menjaga tegangan setiap sel 1.2 volt atau lebih.

2. Reserve CapacityKapasitas layanan adalah banyaknya waktu dalam menit pada baterai

yang diisi penuh dapat memberikan arus sebesar 25 ampere pada 27derajat Celsius setelah sistim pengisian dilepas. Tegangan tidak bolehturun dibawah 1.75 volt per sel (10.5 volt total untuk baterai 12 volt).

3. Ampere Hour

Kapasitas baterai adalah banyaknya arus pada baterai yang diisipenuh dapat menyediakan arus selama 20 jam pada 27 derajat Celsius,tanpa penurunan tegangan tiap sel dibawah 1.75 volt. Sebagai contoh:Sebuah Baterai yang secara terus menerus mengalirkan 3 ampere untuk20 jam dinilai memiliki 60 AH. Rumus menentukan kapasitas bateraiadalah:

AH = A (amper) x H (Jam)JIS mendefinisikan kapasitas baterai sebagai jumlah listrik yang

dilepaskan sampai tegangan pengeluaran akhir menjadi 10,5 V dalam 5jam. Sebagai contoh baterai dalam keadaan terisi penuh dikeluarkanmuatannya secara terus menerus 10 A selama 5 jam sampai mencapaitegangan pengeluaran akhir (10,5 V). Maka kapasitas baterai ialah 50AH (10 x 5 jam) 1 Oc.

20

2.9 Kapasitas dan Pengetesan Baterai1. Kapasitas Baterai

Kapasitas baterai adalah jumlah listrik yang dapat dihasilkan denganmelepaskan arus tetap, sampai dicapai voltage ahir. Besarnya ditentukandengan mengalikan besar arus pelepasan dengan waktu pelepasan dandinyatakan dalam AH (Ampere Hour). Jadi untuk menyatakan kapasitasbaterai, perlu ditentukan laju arus pelepasan. Karena kapasitas bateraitergantung dari kuat arus pelepasan. Misalnya suatu baterai mempunyaikapasitas 100 AH untuk laju arus 20 jam. Ini berarti baterai tersebutsanggup melepaskan muatan sebesar 5 ampere selama 20 jam. Tapi tidakberarti mampu melepaskan muatan sebesar 10 ampere selama 10 jam. Jadijika ingin membandingkan kapasitas baterai perlu disamakan dahulu lajuarus pelepasan muatan listriknya.

2. Pengetesan Battery

Kondisi dari sebuah baterai ditunjukan oleh berat jenis larutanelektronitnya. Salah satu cara yang paling sederhana dan lebih dipercayaadalah dengan mengukur berat jenis dari larutan elektrolit. Alat untukmengukur berat jenis elektrolit disebut Hydrometer dan dilengkapidengan thermometer untuk mengetahui temperatur elektrolit. Hydrometerdikalibrasi untuk mengukur berat jenis elektrolit pada temperature standar(JIS) 20oC (68oF). Untuk menentukan pembacaan berat jenis yang benaradalah sebagi berikut :Bila suhu di atas 20oC (68oF), ditambah 0,0007 tiap kenaikan 1oC. - Bilasuhu di bawah 20oC (68oF), dikurangi 0,0007 tiap penurunan 1oC.Sebagai contoh, pada suhu 49oC didapatkan pembacaan berat jenis elektrolit1,2597. Dimana pengukuran ini suhu elektrolitnya 29oCdi atas standar yangditetapkan yaitu 20oJIS. Sehingga pembacaan berat jenis yang sebenarnyadihitung dengan rumus sebagai berikut :S20 = St + 0,0007 (t 20)

= 1.2597 + 0,0007 (49 20)= 1,2597 + 0,0203 = 1,28

21

Jadi pembacaan yang benar setelah dikoreksi dengan temperature adalah1,28

2.10 Cara Perawatan BateraiHal-hal yang perlu diperhatikan tentang battery (accu):1. Accu termasuk benda yang mudah terbakar, oleh sebab itu jangan

memindahkan posisi Accu mobil pada lokasi yang kurang aman.2. Selalu meng-kontrol ketinggian air Accu. Jika kurang segera tambahkan

karena akan mempengaruhi kinerjanya. Tetapi jangan sampai melebihi,karena Accu dapat meledak akibat tidak ada ruang untuk melepaskanuapnya.

3. Periksaterminal Accu. Jika ada kerak putih, gosok dengan sikat kawat atausiram dengan air panas jika sudah tebal. Kerak putih ini berbahaya karenadapat menggerus terminal dan membuat terminal dan elemen kabel salingmengikat.

4. Accu mengandung bahan beracun berbahaya, jangan sembaranganmembuang Accu bekas. Umumnya pedagang aki menerima atau membeliaki bekas untuk didaur ulang. Selain menjaga lingkungan, Accu bekas inidapat mengurangi biaya pembelian Accu baru.

5. Salah satu kelemahan Accu tipe basah yang digunakan pada mobil retro

adalah tingkat penguapan cairan yang tinggi, yang dapat menyebabkankarat pada benda logam di sekitar Accu, bahkan dapat memperpendekumur Accu. Saat pengisian (recharge), akan keluar uap dari lubang kecilseperti jarum di penutup cell. Dalam kondisi normal, uap yang keluar tidakterlalu besar, kecuali pada kondisi pengisian yang berlebih. Pada Accuyang sudah berumur, penguapan akan lebih besar. Untuk menghindarinya,gunakan penutup seperti lembaran bahan karet di atas Accu.

Pemeriksaan BateraiBaterai harus diperiksa secara periodik dan diuji kemampuannya. Terdapat

kelompok pemeriksaan dan pengujian baterai yang sering dilakukan, yaitu:1. Pemeriksaan Visual

Pemeriksaan visual meliputi :

22

a. Kotak bateraiKotak baterai sering mengalami kerusakan yang dapat didentifikasisecara visual, jenis kerusakan kotak baterai antaralain: kotak retak akibat benturan, mengembang akibat over charging,bocor akibat keretakan atau mengembang.

b. Sel-sel bateraiSel baterai sering mengalami gannguan yaitu sell yang mengembangakibat over charging maupun mengkristal dan sel yang rontok karenagetaran, kualitas yang kurang baik maupun usia baterai.

c. Terminal baterai dan konektor kabelTerminal baterai dan konektor merupakan bagian baterai yang seringmengalami kerusakan, bentuk kerusakan paling banyak adalah korosiyang disebabkan oleh uap elektrolit baterai maupun panas akibatkenektor kendor atau kotor.

d. Jumlah elektrolitJumlah elektrolik perlu diperiksa secara periodic. Bila pengisianberlebihan (over charging) maka elektrolit cepat berkurang karenapenguapan berlebihan. Pemeriksaan jumlah elektrolit dapat dilakukandengan cepat karena kotak dibuat dari plastic yang tembuspandang. Jumlah elektrolit harus berada diantara garis Upper Level danLower Level.

e. Kabel BateraiKabel baterai dialiri arus yang sangat besar, saat mesin distarter besararus dapat mencapai 250 500 A, tergantung dari daya motor starter,dengan arus sebesar itu kabel akan panas. Panas pada kabelmenyebabkan elasitas kabel menurun, isolator muda pecah danterkupas, hal ini terjadi terutama pada isolator dekat dengan terminalbaterai.

f. Pemegang Baterai

Pemengang baterai harus dapat mengikat baterai dengan kuat agargoncangan baterai dapat dihindari, sehingga usia baterai dapat lebihlama. Gangguan pada pemegang baterai antara lain kendor akibat mur

23

pengikat karat untuk itu lindungi mur dengan mengoleskan vaselin/grease.

2. Pemeriksaan Elektrolit dan KebocoranJumlah elektrolit baterai harus selalu dikontrol, jumlah yang baik

adalah diantara tanda batas Upper Level dengan Lower Level. Jumlahelektrolit yang kurang menyebabkan sel baterai cepat rusak, sedang jumlahelektrolit berlebihan menyebabkan tumpahnya elektrolit saat batarai panasakibat pengisian atau pengosongan berlebihan. Akibat proses penguapansaat pengisian memungkinkan jumlah elektrolit berkurang, untukmenambah jumlah elektrolit yang kurang cukup dengan menambah H2Oatau terjual dengan nama Air Accu.

Penyebab elektrolit cepat berkurang dapat disebabkan olehovercharging, oleh karena bila berkurangnya elektrolit tidak wajar makaperiksa dan setel arus pengisian. Keretakan baterai dapat pulamenyebabkan elektrolit cepat berkurang, selain itu cairan elektrolit dapatmengenai bagian kendaraan, karena cairan bersifat korotif maka bagiankendaraan yang terkena elektrolit akan korosi.

Pemeriksaan berat jenis elektrolit baterai menggunakan alathydrometer. Pemeriksaan berat jenis elektrolit baterai merupakan salah satumetode untuk mengetahui kapasitas baterai. Baterai penuh pada suhu 20 Cmempunyai Bj 1,27-1,28, dan baterai kosong mempunyai Bj 1,100 -1,130.

Berat jenis elektrolit berubah sebesar 0,0007 setiap perubahan 1 C.Spesifikasi berat jenis normal ditentukan pada 20 C, oleh karena itu saatpengukuran temperature elektrolit harus diamati. Rumus untukmengkoreksi hasil pengukuran adalah:S 20 C = St + 0,0007 x (t - 20)S 20 C : Berat jenis pada temperature 20 CSt : Nilai pengukuran berat jenist : Temperatur elektrolit saat pengukuran

Contoh:

Tentukan berat jenis baterai bila hasil pengukuran pada temperature0C, menunjukkan berat jenis 1,260.S 20 C = St + 0,0007 x (t - 20)

24

= 1,260 + 0,0007 x ( 0 20)= 1,260 0,014= 1,246

Tindakan yang harus dilakukan terkait hasil pengukuran elektrolit adalahsebagai berikut:

Tindakan yang dilakukan berdasarkan hasil pengukuran BJ elektrolit

HASIL PENGUKURAN TINDAKAN

1.280 Atau lebih Tambahkan air suling agar berat jenisberkurang

1.220 1.270 Tidak Perlu Tindakan

1.210 atau kurang Lakukan pengisian penuh, ukur beratjenis. Bila masih dibawah 1.210 gantibaterai.

Perbedaan antar sel kurangdari 0.040

Tidak perlu tindakan

Perbedaan berat jenis antar sel0.040 atau lebih

Lakukan pengisian penuh, ukur beratjenis. Bila berat jenis antar sel melebihi0.030, setel berat jenis. Bila tidak bisadilakukan, ganti baterai

Tabel 1.1 Pengukuran Berat Jenis Elektrolit

Bisa juga menggunakan alat hydrometer yaitu alat untuk mendeteksiberat jenis pada cairan elektrolit pada baterai

Cara mengoperasikan hidrometer sebagai berikut:a. Masukkan ujung hydrometer kedalam lubang sel sampai menjentuh

permukaan caira elektrolit

b. Tekan karet pada ujung hydrometer sampai ke dalamc. Setelah kembali ke posisi semula maka kalian dapat melihat hasil yang di

tentukan pada aurometer

25

Cara menghitung hasil penggukururan berat jenis air elektrolit dapatdilihat pada tabel diatas sebagai berikut:a. Good/warna hijau = Kondisi air elektrolit sangat baikb. Fair /warna putih = Kondisi caira accu baikc. Recharge/warna merah =Kondisi air elektrolit perlu pengisian / stroom

3. Pengujian BebanUntuk melakukan pengetesan dengan aman, dibutuhkan peralatan dan

pengalaman yang memadai. Karena itu, sebaiknya tes ini dilakukan dibengkel baterai. Kalau ingin melakukan, buanglah arus dari bateraisebanyak empat kali dari kapasitasnya. Setelah itu, diamkan baterai selamalima detik, kemudian ukur tegangan baterai. Tegangan terminal harus 9,6Volt atau lebih. Jika kurang, ganti baterainya.

Kebocoran ArusAdanya kebocoran arus listrik menyebabkan baterai mengalami

pengosongan, sehingga bila kendaraan lama tidak digunakan maka energilistrik yang tersimpan pada baterai dapat berkurang cukup banyak sehinggamesin sulit dihidupkan.

Mobil sulit distart di pagi hari, adalah salah satu akibat yang ditimbulkandari :a. Clamp Pengikat kutub + dan aki yang kurang kencang, atau timbulnya

kerak putih disekitar kepala aki.b. Kondisi air accu (electrolit) yang kurang sesuai dengan yang

dipersyaratkan di bagian luar aki.c. Bagian body accu sudah mengembung atau bocor.

Cara Menghemat AccuBila mana aki yang setelah kurang lebih satu tahun kita pakai mulai

rewel alias 'zwak', ada beberapa tips yang dapat dicoba untuk lebihmemperlama umur aki, mengingat harganya cukup mahal.

a. Sebelum 'disetrum' ulang, buang seluruh cairan asam sulfat yang tersisadalam aki. Lalu dibilas dengan air murni sebanyak empat kali, dan isi

26

dengan cairan accu zuur. Setelah itu dapat 'disetrum'. Pada pemakaiannormal, aki dapat bertahan selama satu sampai tiga bulan.

b. Atau dapat juga setelah mobil atau motor diparkir, lepaskan salah satukabel pada kutub positif aki, sehingga pada aki tak ada arus yang benar-benar mengalir. Dan sebaiknya jangan menyalakan perlengkapan yangmemerlukan arus (radio atau tape) saat mobil sedang tidak dijalankan.

c. Dan sebelum terjadi dua hal di atas, perawatan dan pengecekan terhadaptinggi permukaan air aki harus diperhatikan. Dan selain itu juga massajenis air aki juga harus diukur dengan hidrometer secara berkala.Bila ternyata ketiga cara di atas tidak maksimal, mungkin sudah saatnya

kita perlu membeli aki baru. Kita juga harus ingat, semua barang memilikiumur ekonomis, artinya setelah jangka waktu tertentu digunakan, barangtersebut secara perlahan-lahan akan berkurang kemampuannya dan rusak.

Trik Memperpanjang Usia Accu1. Pastikan semua peralatan elektronik telah dimatikan sebelum kita

mematikan mesin.Berbagai peralatan yang dibiarkan hidup tidak hanyaakan menguras daya accu mobil tetapi juga berisiko merusak sistemlistrik mobil.

2. Pastikan accu mobil sudah terisi penuh (sudah dicharge) jika kita tidakmenyalakan mobil selama satu atau dua minggu. Jangan biarkan accumobil kering (tidak terdapat daya listrik). Memanaskan mobil secarateratur meskipun tidak digunakan baik untuk menjaga agar accu tetapterisi.

3. Hindari korosi. Korosi atau karat pada terminal accu dapatmemperpendek umur accu. Bisa disemprot silicon atau penetran padakutub kutub accu untuk perawatan. Jika tidak sempat membersihkansendiri, pastikan montir di bengkel untuk memeriksa dan membersihkanterminal accu secara teratur.

4. Periksa adanya kabel yang longgar serta periksa pula dudukan accu.Dudukan accu yang berkarat dianjurkan untuk diganti. Dudukan yangrusak atau berkarat berpotensi membuat posisi accu tidak stabil sehingga

27

akan bergetar atau berpindah posisi yang pada gilirannyamemperpendek umur accu.

5. Drive belt pada mobil juga perlu diperiksa secara berkala. Belt yangrusak akan membuat proses charging accu tidak sempurna.

6. Mengunakan tambahan lampu dan aksesori dengan bijak, dan sesuaikandengan kapasitas accu.

Perawatan BateraiHal-hal yang perlu diperhatikan pada saat penyimpanan baterai :1. Baterai yang tidak dipakai harus disimpan di tempat yang kering, sejuk

dan tidak kena sinar matahari langsung, karena bias mempercepat reaksikimia (self discharge)

2. Baterai yang diterima lebih dahulu sebaiknya didahulukanpemakaiannya.

3. Untuk baterai tipe basah, perlu adanya pengisian secara periodi, yaituminimal 1 bulan sekali, untuk menjaga baterai tetap full charge dan tidakcepat rusak.

Peringatan KeselamatanAsam Sulfat sangat berbahaya, dapat menyebabkan kulit dan mata

teriritasi dan terbakar. Asam Sulfat juga dapat menyebabkan ledakan padabeberapa kasus. Saat bekerja dengan Aki dan Elektrolit, lindungi diri kitadengan kaca mata pelindung, dan pelindung wajah. Pakailah bahan garmenuntuk melindungi wajah, tangan dan tubuh. Selain hal-hal di atas, perhatikandengan tindakan-tindakan pencegahan di bawah ini:1. Selalu bekerja di udara terbuka atau tempat yang mempunyai ventilasi

besar pada saat bekerja dengan aki.2. Pastikan tempat sekitar kita bebas dari sumber api ataupun percikan api,

bahkan rokok. Sumber api dapat menyebabkan aki meledak.3. Selalu pastikan tutup pengisian Elektrolit tertutup erat dan tepat.4. Jauhkan dari jangkauan anak-anak.

28

5. Selalu putuskan hubungan kabel negatif terlebih dahulu pada saatpelepasan aki, dan menghubungkannya paling akhir pada saatpemasangan aki.

6. Jangan pernah bersentuhan dengan aki pada saat pengisian aliran listrik(charging), pengetesan, atau penyetruman mesin.

7. Matikan semua kelistrikan sebelum memutuskan koneksi arus listrik.8. Sebelum menggunakan alat yang dapat menghantarkan listrik

(konduktor), pindahkan barang-barang yang mengandung metal yang adapada tangan ataupun lengan (jam tangan).

29

BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan1. Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan

mengeluarkannya dalam bentuk listrik2. Fungsi baterai adalah sebagai penyedia listrik pada sistem kelistrikan pada

kendaraan.3. Konstruksi baterai ada dua yaitu konstruksi comound dan konstruksi solid4. Komponen dari baterai yaitu kotak baterai, elektrolit, sumbat ventilasi, plat

positif dan negatif, separator, lapisan fiber glass, penghubung sel, selbaterai

5. Tipe baterai yaitu tipe basah dan tipe kering

3.2 SaranPenulis menyarankan apabila memerlukan baterai sebaiknya baterai yang

berkualitas dan juga dipergunakan seperlunya atau dirawat dengan sebaikmungkin serta dipergunakan sesuai aturan yang ada supaya tidak menimbulkankecelakaan atau meledak saat dipergunakan pada saat keadaan tertentu.Dengan demikian terhindar dari jangkauan anak-anak serta menjadikan ramahlingkungan.

30

DAFTAR PUSTAKA

Dasar, Otomitif., 2012, Sistem Baterai, termuat di:

www.otomotifdasar.blogspot.com/2012/10/sistem-pengapian_30.html,diakses 5 April 2015

Energi, Arsy., 2013, Definisi dan Pengertian Battery/Aki/Accu, termuat di:

www.inverterkarangpundung.blogspot.com/2013/04/definisi-dan-pengertian-battery-aki-accu.html, diakses 5 April 2015

Harnantoro, Eko Diaz., 2012, Pengertian dan Tips Merawat Accu, termuat di:www.ekodiaz.blogspot.com/2012/10/pengertian-dan-tips-merawat-accu.html, diakses 5 April 2015

Hidayat, Rahmat., 2013, Pengertian dan Fungsi Baterai (Aki), termuat di:www.ki-tapunya.blogspot.com/2013/12/pengertian-dan-fungsi-baterai-aki.html, diakses 5 April 2015

Jepry, Anton., 2013 Pengertian Baterai, termuat di: www.teknikmesin-

antonjepry.blogspot.com/2013/02/makalah-baterai_5.html, diakses 5 April2015

Kompas., termuat di: www.otomotif.kompas.com, diakses 5 April 2015

Mercubuana., http://www.mercubuana.ac.id, diakses 5 April 2015

Plus, Inverter., 2010 Tips Merawat Aki Mobil, termuat di:

www.inverterplus.com, diakses 3 April 2015

Sudjatmiko, Iwan. E., 2013, Mengenal Accu (Aki, Akumulator, Baterai),termuat di: www.yamatoikwan.blogspot.com/2013/03/mengenal-accu-aki-akumulator-baterai.html, diakses 4 April 2015