SEJARAH Aki/Baterai
ASSALAMUALAIKUM WARAHMATULLAHI WABARAKATUH....
Kali ini saya akan mengulas tentang aki/baterai,,,,
Sejarah Aki/Baterai
Aki atau baterai merupakan salah satu sumber energi yang sangat banyak digunakan oleh manusia disaat berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi yang sudah tidak bisa dibendung lagi.
Sesuai dengan perjalanan zaman dan perkembangan dari sumber energi baterai itu sendiri, pada saat ini aki atau baterai dapat ditemukan dalam bentuk yang bervariasi dan dimanapun yang memliki banyak kegunaan dibeberapa jenis barang yang dikonsumsi oleh manusia dewasa ini, khususnya dimedia elektronik. dilihat dari efisiennya aki atau baterai saat ini juga sangat mengalami perkembangan, tidak bisa dibayangkan seberapa rumitnya bentuk baterai ketika baru ditemukan oleh ilmuan. Namun pada saat ini baterai dikemas dari bentuk yang paling besar bahkan sampai ukuran baterai yang digunakan sebagai teknologi mikro. Contoh kongkritnya adalah baterai handphone yang biasa kita gunakan.
Didalam makalah ini penulis akan menerangkan sedikit tentang perkembangan baterai sejak pertama kali di temukan hingga saat ini, dan akan dikupas juga tentang komponen penyusun yang ada didalam aki atau baterai tersebut. Sehingga pembaca dapat memehami betapa dahsyatnya perkembangan aki atau battray tersebut.
PEMBAHASAN
Aki yang kita gunakan saat ini pada kendaraan roda 2 atau roda 4 bahkan bisa digunakan untuk kebutuhan lain nya,tidak lepas dari kerja keras para ilmuwan-ilmuwan sebelum kita yanG hidup dengan segala kekurangannya, namun dengan kekurangan itulah mereka bisa menimbulkan suatu inovasi baru yang membawa dampak yang sangat berpengaruh dari zaman ke zaman.
1 Sejarah penemuan Asam Sulfat
Alkimiawan abad ke-8 Abu Musa Jabir bin Hayyan (Geber) dipercayai sebagai penemu asam sulfat. Asam ini kemudian dikaji oleh alkimiawan dan dokter Persia abad ke-9 Ar-Razi (Rhazes), yang mendapatkan zat ini dari distilasi kering mineral yang mengandung besi(II) sulfat heptahidrat, FeSO4 • 7H2O, dan tembaga(II) sulfat pentahidrat, CuSO4 • 5H2O. Ketika dipanaskan, senyawa-senyawa ini akan terurai menjadi besi(II) oksida dan tembaga(II) oksida, melepaskan air beserta sulfur trioksida yang akan bergabung menjadi larutan asam sulfat. Metode ini dipopulerkan di Eropa melalui terjemahan-terjamahan buku-buku Arab dan Persia.
Asam sulfat dikenal oleh alkimiawan Eropa abad pertengahan sebagai minyak vitriol. Kata vitriol berasal dari bahasa Latin vitreus yang berarti ‘gelas’, merujuk pada penampilan garam sulfat yang seperti gelas, disebut sebagai garam vitriol. Garam-garam ini meliputi tembaga(II) sulfat (vitriol biru), seng sulfat (vitriol putih), besi(II) sulfat (vitriol hijau), besi(III) sulfat (vitriol Mars), dan kobalt(II) sulfat (vitriol merah).
Garam-garam vitriol tersebut merupakan zat yang paling penting dalam alkimia, yang digunakan untuk menemukan batu filsuf. Vitriol yang sangat murni digunakan sebagai media reaksi zat-zat lainnya. Hal ini dikarenakan asam vitriol tidak bereaksi dengan emas. Pentingnya vitriol dalam alkimia terlihat pada moto alkimia Visita Interiora Terrae Rectificando Invenies Occultum Lapidem (‘Kunjungi bagian dalam bumi dan murnikanlah, anda akan menemukan batu rahasia’) yang ditemukan dalam L’Azoth des Philosophes karya alkimiawan abad ke-15 Basilius Valentinus, .
Pada abad ke-17, kimiawan Jerman Belanda Johann Glauber membuat asam sulfat dengan membakarsulfur bersamaan dengan kalium nitrat, KNO3, dengan keberadaan uap. Kalium nitrat tersebut terurai dan mengoksidasi sulfur menjadi SO3, yang akan bergabung dengan air membentuk asam sulfat. Pada tahun 1736, Joshua Ward, ahli farmasi London, menggunakan metode ini untuk memulai produksi asam sulfat berskala besar.
Pada tahun 1746 di Birmingham, John Roebuck mengadaptasikan metode ini ke dalam suatu bilik, yang dapat menghasilkan asam sulfat lebih banyak. Proses ini disebut sebagai proses bilik, yang mengijinkan produksi asam sulfat secara efektif. Setelah berbagai perbaikan, metode ini menjadi proses standar produksi asam sulfat selama hampir dua abad.
Pada tahun 1831, saudagar asam cuka Britania Peregrine Phillips mematenkan proses kontak, yang lebih ekonomis dalam memproduksi sulfur trioksida dan asam sulfat. Sekarang, hampir semua produksi asam sulfat dunia menggunakan proses ini.
Energi listrik digunakan luas hampir di seluruh aspek kehidupan oleh karenanya memegang peran penting didunia teknik. Kelemahan energi listrik yang sangat prinsip terletak pada fakta bahwa proses pembentukan dan penggunaan (generate & consume) energi listrik biasanya berbanding lurus, pada saat yang bersamaan. Kita tidak bisa memproduksi lalu menyimpan energi listrik begitu saja dengan alat yang sederhana. Sudah menjadi hukumnya bahwa energi listrik yang kita gunakan harus berasal langsung dari sumbernya.
Dalam volume yang sedikit, energi listrik bisa disimpan dalam sebuah kapasitor dan hanya dapat digunakan terbatas untuk menyuplai daya pada peralatan yang membutuhkan energi listrik yang kecil pula. Untuk disimpan dalam skala yang lebih besar, energi listrik pertama-tama harus dikonversikan dulu kedalam bentuk energi yang lain. Pengetahuan tentang elektrokimia menjawab tantangan masalah ini yaitu tugas, menyimpan listrik agar bisa digunakan setiap waktu yang berbeda beda sesuai kebutuhan, serta dapat dipindah pindahkan.
Alat penyimpan energi listrik itulah yang kemudian kita kenal dengan nama akumulator, accu, atau lebih sering disebut Aki.
2 Sejarah Penemuan system energi elektrokimia
Investigasi ilmiah mengenai kelistrikan dimulai ketika Tn Luigi Galvani (1737-1798) serta Tn.Alessandro di Volta (1745-1827) aktif melakukan temuan temuan penting. Kedua nama ini, sampai detik ini masih digunakan di dunia teknik kelistrikan, istilah “Galvanic cell” dan “Volt”. Masih sering kita dengar. Temuan-temuan penting hasil eksperimen keduanya antara lain :
Tahun 1789 Galvani menemukan adanya fenomena elektrokima kelistrikan.
Volta membangun sumber energi listrik pertama secara elektrokimia , dunia ilmu pengetahuan kemudian mengenal satuan “Volt” sebagai besaran untuk mengukur tegangan istrik.
Tahun 1802 Johann Wilhem Ritter menciptakan battery yang pertama yang dinamakan “Ritter Pile”. Semenjak itulah berbagai temuan dan development berkembang pesat seiring dengan temuan bola lampu oleh Thomas Alfa Edison dan diperkenalkannya Dynamo diberbagai peralatan yang ditemukan sesudah Revolusi Industri di Inggris pada akhir abad ke 19.
Produksi “LEAD Battery” pertama dipatenkan oleh Faur pada tahun 1880 disusul oleh Jungner dan Edison tahun 1899 dan 1901 dengan menggunakan nikel-cadmium dan diproduksi masal tidak lama kemudian. Masih banyak penemuan lain yang mengembangkan sistem elektro-kimia penyimpan listrik dan terus mengalami penyempurnaan.
3 Sejarah penemuan aki atau baterai
Lead-acid battery dikenal sebagai Accu atau lebih dikenal dengan aki. Aki ditemukan pertama kali di dunia pada tahun 1800 oleh Alessandro Volta yang dilahirkan di Como, Italia tahun 1745. Dengan susunan elemen pertama yang dibuatnya, yang disebut sebagai “voltaic pile” maka dengan begitu ditemukan pembangkit listrik yang praktis untuk pertama kali.
Berikutnya di tahun 1859, Raymond Gaston Plante ahli fisika Prancis yang dilahirkan di Orthez Prancis tahun 1834, menemukan lead-acid baterry yang dapat di charge berulang-ulang (recharge). Bekerja di Paris sebagai asisten dosen jurusan fisika, Plante mulai merancang sebuah baterai yang dapat menyimpan tenaga listrik yang dapat dipergunakan.
Pada tahun 1880 Emile Alphonse Faure mengembangkan proses pelapisan plat timah dengan pasta yang dari serbuk timah dan asam sulfat, ini merupakan terobosan besar yang menuntun langsung ke industri pembuatan Lead Acid Battery.
Pada tahun 1881, J.S Sellon, mengajukan paten dimana pasta dilapiskan pada plat yang berlubang, bukan pada plat tanpa lubang, yang dengan begitu pasta melekat lebih baik pada plat timah dibanding dengan temuan Faure, tapi Sellon masih menggunakan plat antimoni, pada tahun yang sama Volmar mengembangkan proses yang sama dengan Sellon tapi dengan menggunakan plat timah yang berkisi-kisi. Lead-acid battery berubah hanya sedikit saja sejak 1880, pada material kemasan dan sistem produksi, yang lebih meningkatkan daya simpan listriknya, memperpanjang umurnya dan lebih bisa diandalkan, tetapi prinsip kerja baterry sampai sekarang masih tetap sama dengan ketika pertama kali ditemukan.
4 Pengertian aki
Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah ( DC ). Macam-macam aki atau baterai yang ada dipasaran yaitu:
1. jenis aki basah atau konvensional,
2. hybrid dan,
3. maintenance free (MF).
Aki basah atau konvensional masih menggunakan asam sulfat ( H2SO4 ) dalam bentuk cair. Aki maintenance free sering disebut juga aki kering karena asam sulfatnya sudah dalam bentuk gel/selai. Dalam hal mempertimbangkan posisi peletakkannya maka aki kering tidak mempunyai kendala, lain halnya dengan aki basah.
Aki konvensional juga mempunyai kandungan timbalnya ( Pb ) masih tinggi sekitar 2,5% untuk masing-masing sel positif dan negatif. Sedangkan jenis hybrid kandungan timbalnya sudah dikurangi menjadi masing-masing 1,7%, hanya saja sel negatifnya sudah ditambahkan dengan unsur calsium. Sedangkan aki maintenance free atau aki kering sel positifnya masih menggunakan timbal 1,7% tetapi sel negatifnya sudah tidak menggunakan timbal melainkan calsium sebesar 1,7%. Pada calsium battery Asam Sulfatnya ( H2SO4 ) masih berbentuk cairan, hanya saja tidak memerlukan perawatan karena tingkat penguapannya kecil sekali dan dikondensasi kembali. Teknologi sekarang bahkan sudah memakai bahan silver untuk campuran sel negatifnya.
5 Pertimbangan dalam memilih aki
Tata letak, apakah posisi tegak, miring atau terbalik. Bila pertimbangannya untuk segala posisi maka aki kering adalah pilihan utama karena cairan air aki tidak akan tumpah. Kendaraan off road biasanya menggunakan aki kering mengingat medannya yang berat. Aki ikut terguncang-guncang dan terbanting. Aki kering tahan goncangan sedangkan aki basah bahan elektodanya mudah rapuh terkena goncangan.
Voltase atau tegangan, voltase atau tegangan yang mudah ditemui adalah yang bertegangan 6V, 12V da 24V. Ada juga yang multipole yang mempunyai beberapa titik tegangan. Yang custom juga ada, biasanya dipakai untuk keperluan industri. Kapasitas aki yang tertulis dalam satuan Ah ( Ampere hour ), yang menyatakan kekuatan aki, seberapa lama aki tersebut dapat bertahan mensuplai arus untuk beban/load.
Cranking Ampere yang menyatakan seberapa besar arus start yang dapat disuplai untuk pertama kali pada saat beban dihidupkan. Aki kering biasanya mempunyai cranking ampere yang lebih kecil dibandingkan aki basah, akan tetapi suplai tegangan dan arusnya relatif stabil dan konsisten. Itu di sebabkan oleh perangkat audio mobil banyak menggunakan aki kering.
Pemakaian dari aki itu sendiri apakah untuk kebutuhan rutin yang sering dipakai ataukah hanya digunakan sebagai back-up saja. Aki basah, tegangan dan kapasitasnya akan menurun bila disimpan lama tanpa recharge, sedangkan aki kering relatif stabil bila di simpan untuk jangka waktu lama tanpa recharge.
Harga karena aki kering mempunyai banyak keunggulan maka harganya pun jauh lebih mahal daripada aki basah. Untuk menjembatani rentang harga yang jauh maka produsen aki juga memproduksi jenis aki kalsium ( calcium battery ) yang harganya diantara keduanya.
Secara garis besar, battery dibedakan berdasarkan aplikasi dan konstruksinya. Berdasarkan aplikasi maka battery dibedakan untuk automotif, marine dan deep cycle. Deep cycle itu meliputi battery yang biasa digunakan untuk PV ( Photo Voltaic ) dan back up power. Sedangkan secara konstruksi maka battery dibedakan menjadi type basah, gel dan AGM (Absorbed Glass Mat). Battery jenis AGM biasanya juga dikenal dgn VRLA ( Valve Regulated Lead Acid ).
Battery kering Deep Cycle juga dirancang untuk menghasilkan tegangan yang stabil dan konsisten. Penurunan kemampuannya tidak lebih dari 1-2% per bulan tanpa perlu dicharge. Bandingkan dengan battery konvensional yang bisa mencapai 2% per minggu untuk self discharge. Konsekuensinya untuk charging pengisian arus ke dalam battery deep cycle harus lebih kecil dibandingkan battery konvensional sehingga butuh waktu yang lebih lama untuk mengisi muatannya. Antara type gel dan AGM hampir mirip hanya saja battery AGM mempunyai semua kelebihan yang dimiliki type gel tanpa memiliki kekurangannya. kekurangan type gel adalah pada waktu dicharge maka tegangannya harus 20% lebih rendah dari battery type AGM ataupun basah. Bila overcharged maka akan timbul rongga di dalam gelnya yg sulit diperbaiki sehingga berkurang kapasitas muatannya. Karena tidak ada cairan yang dapat membeku maupun mengembang, membuat battery deep ycle tahan terhadap cuaca ekstrim yang membekukan. Itulah sebabnya mengapa pada cuaca dingin yang ekstrim, kendaraan yang menggunakan baterai konvensional tidak dapat distart alias mogok.
6 Macam- macam rating untuk battery
1. CCA ( Cold Cranking Ampere ) menunjukkan seberapa besar arus yang dapat dikeluarkan serentak selama 30 detik pada titik beku air yaitu 0 derajad Celcius.
2. RC ( Reserve Capacity ) menunjukkan berapa lama ( dalam menit ) battery tersebut dapat menyalurkan arus sebesar 25A sambil tetap menjaga tegangannya di atas 10,5 Volt. Battery deep cycle mempunyai 2-3 kali lipat nilai RC dibandingkan battery konvensional. Umur battery AGM rata-rata antara 5-8 tahun.
7 Cara kerja elemen daniel
Pada Sel Daniel, elektroda Cu dibenamkan dalam larutan tembaga(II) sulfat atau CuSO4 dan elektroda seng sulfat atau ZnSO4.Pada anoda, Zn mengalami oksidasi:
Zn(s)→ Zn2+(aq) + 2e-
Pada katoda, Cu mengalami reduksi:
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Pada sel Daniell, kawat dan lampu dihubungkan dengan kedua elektroda. Elektron-elektron yang “ditarik” dari seng berjalan sepanjang kawat, yang harus merupakan kawat non-reaktif, menghasilkan arus listrik yang membuat lampu menyala. Pada sel seperti ini, ion-ion sulfat memainkan peranan penting. Setelah bermuatan negatif, anion-anion ini terkumpul di anoda untuk mempertahankan keseimbangan muatan. Sebaliknya, pada katoda ion-ion Cu2+ terakumulasi untuk mempertahankan keseimbangan muatan ini.
Kedua proses ini menyebabkan sebagian tembaga terakumulasi di katoda dan elektroda seng menjadi “terlarut” atau “meluruh” ke dalam larutan. Karena kedua reaksi tidak terjadi sendiri-sendiri (independently), kedua sel harus dihubungkan (dengan konduktor misalnya) agar ion-ion bergerak bebas. Digunakan dua wadah keramik yang berbeda untuk masing-masing larutan. Biasanya suatu “salt bridge” atau jembatan garam digunakan untuk menghubungkan kedua sel. Pada sel basah seperti ini, ion-ion sulfat bergerak dari katoda menuju anoda melalui jembatan garam dan kation-kation Zn2+bergerak dalam arah sebaliknya.
Sumber:
Komentar
Posting Komentar