BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Di era yang semakain canggih ini terdapat beberapa alat-alat baru yang tidak

dapat dipisahkan dalam kegiatan sehari-hari salah satunya yaitu baterai.

Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan

tenaganya dalam bentuk listrik.

Penggunaan baterai ini sering digunakan dalam aktivitas sehari-hari manusia

seperti dalam penggunaaan pada laptop, televisi, hanphone, dll. Pengaruh

penggunaan baterai sangat diperlukan dan bersifat positif cukup besar . Baterai

yang digunakan tentunya tidak sama, terdapat beberapa macam baterai sesuai

dengan kegunaannya.

Oleh karena itu, teknologi yang semakin canggih membuat sebagian orang

berpikir bagaiman cara pembuatan baterai dan apa saja bahan-bahan yang

diperlukan dalam baterai. Dalam kajian ini, kita akan bahan macam-macan baterai

dan apa kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1. Apa yang dimaksud dengan baterai?

1.2.2. Komponen apa saja yang terdapat dalam baterai?

1.2.3. Apa saja jenis-jenis dari baterai?

Baterai 1

1.2.4. Bagaimana prinsip kerja dari baterai?

1.3 Tujuan

1.3.1 Mengetahui penggunaan baterai dalam kehidupan sehari-hari.

1.3.2 Mengetahui bahan-bahan dalam pembuatan baterai.

1.3.3 Mengetahui macan-macam baterai.

1.3.4 Mengetahui cara kerja baterai.

Baterai 2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sejarah Baterai

Baterai telah ada mungkin lebih lama dari Anda. Pada tahun 1938,

arkeolog Wilhelm Konig menemukan beberapa pot tanah liat yang aneh saat

menggali di Khujut Rabu, sekarang bernama Baghdad, Irak. Sebuah wadah yang

memiliki panjang sekitar 5 inci (12,7 cm), berisi sebuah batang besi terbungkus

tembaga berasal dari sekitar tahun 200 SM. Pengujian menunjukkan bahwa bejana

tersebut dulu pernah diisi dengan zat asam seperti cuka atau anggur, yang

membuat Konig percaya bahwa bejana ini merupakan sebuah baterai kuno. Sejak

penemuan tersebut, para ilmuan telah menghasilkan replika pot yang sebenarnya

mampu menghasilkan muatan listrik. “Baterai Baghdad” tersebut mungkin telah

digunakan untuk ritual agama, tujuan pengobatan , atau bahkan elektroplating.

Pada tahun 1799, fisikawan Italia Alessandro Volta menciptakan baterai

pertama dengan susunan lapisan seng, karton atau kain, dan perak yang direndam

Baterai 3

di air garam. Pengaturan ini, yang disebut tumpukan volta, ini bukan perangkat

pertama untuk menciptakan listrik, tapi ini adalah yang pertama memancarkan

listrik yang stabil, arus yang tahan lama. Namun, ada beberapa kelemahan dari

penemuan Volta. Ketinggian di mana lapisan bisa ditumpuk terbatas karena berat

tumpukan akan membuat air garam keluar dari karton atau kain. Cakram logam

juga cenderung cepat korosi, memperpendek umur baterai. Meskipun begitu,

satuan gaya gerak listrik yang digunakan hingga saat ini adalah Volt untuk

menghormati prestasi Volta.

Terobosan berikutnya dalam teknologi baterai datang pada tahun 1836

ketika kimiawan Inggris, John Frederick Daniell menemukan sel Daniell. Pada

awal baterai ini, piring tembaga ditempatkan di bagian bawah wadah kaca dan

larutan sulfat tembaga dituangkan di atas piring mengisi setengah wadah kaca.

Kemudian pelat seng digantung dalam wadah, dan larutan sulfat seng

ditambahkan. Karena tembaga sulfat lebih padat daripada seng sulfat, larutan seng

melayang di atas larutan tembaga dan dikelilingi lempeng seng. Kabel yang

terhubung ke plat seng mewakili terminal negatif, sedangkan yang terhubung ke

pelat tembaga adalah terminal positif. Tentu saja, pengaturan ini tidak akan

berfungsi dengan baik dalam senter, tapi untuk aplikasi stasioner ini bekerja

Baterai 4

dengan baik. Bahkan, sel Daniell adalah cara yang umum digunakan untuk

memberi listrik pada bel pintu dan telepon sebelum generasi listrik

disempurnakan.

Pada tahun 1898, Colombia Dry Cell menjadi yang pertama baterai komersial

yang tersedia dijual di Amerika Serikat. Produsen, Perusahaan Karbon Nasional,

kemudian menjadi Perusahaan Baterai Eveready, yang memproduksi merek

Energizer.

2.2 Pengertian Baterai

Baterai adalah alat elektro kimia yang dibuat untuk mensuplai listrik ke sistem

starter mesin, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponen kelistrikan lainnya.

Alat ini menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia, yang dikeluarkannya bila

dierlukan dan mensuplainya ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang

memerlukannya. Karena di dalam proses baterai kehilangan energi kimia, maka

alternator mensuplainya kembali ke dalam baterai (yang disebut pengisian).

Baterai menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia. Siklus pengisian dan

pengeluaran ini terjadi berulang kali dan terus menerus.

2.3 Macam-macam Baterai

Baterai dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu :

2.3.1. Baterai Primer yaitu batere yang hanya digunakan satu kali, dan setelah

habis isi (Recharge).

a. Baterai Kering

Baterai 5

Sel Leclanche merupakan sel primer sehingga tidak dapat diisi kembali.

Oksidasi terjadi pada anode seng (Zn) dan reduksi terjadi pada katoda korbon (C)

yang bersifat inert (sukar bereaksi). Elektrolitnya adalah pasta yang basah terdiri

dari MnO2, ZnCl2, NH4Cl, dan karbon hitam. Perbedaan potensial antara kedua

elektroda itu sekitar 1,5 volt, sel ini disebut sel kering.

Reaksi pada anoda sangat sederhana, yaitu oksidasi Zn menjadi Zn2+

Oksidasi   :Zn(s) →Zn2+(aq) +2e-

Reduksi :2MnO2(s) +H2O(l) +2e- →Mn2O3(s) +2OH-(aq)

Reaksi asam basa terjadi antara NH4+ dan OH-

Reaksi asam basa : NH4+(aq) + OH-(aq) → NH3(g) + H2O(l) 

b.Baterai Merkurium

  Baterai merkurium merupakan baterai kecil pertama yang dikembangkan

secara komersial pada awal tahun 1940-an. Anoda berupa logam seng dan katoda

berupa merkurium (II) oksida (HgO). Elektrolit yang digunakan larutan potassium

hidroksida (KOH) pekat. Potensial yang dihasilkan ±1,35 volt. Keuntungan

baterai ini adalah potensial yangdihasilkan mendekati konstan.

Reaksi redoks yang terjadi dalam sel adalah sebagai berikut.

Baterai 6

 Zn(s) + 2OH–(aq)   ZnO(s) + H2O(l) + 2e– (anode)

HgO(s) + H2O(l) + 2e–   Hg(l) + 2OH–(aq) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,35 V.

c.Baterai Perak Oksida

 Baterai perak oksida menggunakan seng sebagai anoda dan Ag2O sebagai

katoda, serta basa sebagai elektrolit. Voltase yang dihasilkan ±1,54 volt.

d. Baterai Perak-Seng 

Kontruksinya adalah sebagai berikut :

Setengah reaksi sel waktu digunakan adalah sebagai berikut :

Anoda : Zn(s) + 2 OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e- 

Baterai 7

Katoda : AgO(s) + H2O(l) + 2e- → Ag(s) + 2 OH-(aq)

-------------------------------------------------------------------

Keseluruhan : Zn(s) + AgO(s) → ZnO(s) + Ag(s)

Setengah reaksi dan keseluruhan reaksi adalah sebaliknya pada waktu pengisian.

Kapasitas penyimpanan listrik dari sel Perak-Seng adalah yang tersebar dari sel-

sel yang ada di perdagangan, yaitu sekitar enam (6) kali lebih besar dari pada sel

Timbal. (Pb) dengan ukuran yang sama. Kelemahan sel ini adalah hanya dapat

diisi beberapa ratus kali sebelum elektrodenya rusak, dan harganya tinggi.

e.Baterai Alkaline

Baterai Alkalin pada dasarnya sama dengan sel Leclanche, tetapi bersifat basa,

karena menggunakan KOH sebagai pengganti NH4Cl dalam pasta. Reaksi yang

terjadi adalah sebagai berikut :

Anoda    : Zn(s) + 2 OH-(aq)  →  Zn(OH)2 + 2e- 

Katoda   : 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e-  →  2 Mn(OH)2(s) + 2 OH-(aq)

Potensial baterai alkalin juga 1,5 volt.

Baterai 8

2.3.2. Baterai Sakunder yaitu batere yang bias digunakan berkali kali dengan

mengisi kembali muatannya, apabila telah habis energinya setelah dipakai.

a. Baterai Nikel-Kadmium

Baterai Nikel – Kadmium merupakan baterai yang dapat diisi ulang . Rekasi sel

yang terjadi sebagai berikut :

Anoda    : Cd(s) + OH-(aq)   →  Cd(OH)2(s) + 2e- 

Katoda   : NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e-  →   Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

---------------------------------------------------------------------------- 

Keseluruhan : Cd(s) + NiO2(s) + 2 H2O(l)  →  Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s) 

b. Baterai Litium

Baterai litium adalah baterai yang dapat diisi ulang, ringan dan

menghasilkan potensial yang tinggi (sekitar 3,0 V). Baterai ini sering digunakan

sebagai baterai dalam telepon selular (HP), laptop dan kamera digital. Litium

memiliki potensial oksidasi(E0= -3,04V) yang lebih besar dibadinglogam lainnya dan

hanya 6,94 g litium yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol electron. Baterai

litium terdiri atas anoda litium (terbuat dari logam litium murni), katoda oksida

logam atau sulfide logam yang dapat bergabung dengan ion Li+, dan elektrolit

Baterai 9

yangmengandung garam litium (misalnya LiClO4) dalam pelarut organic. Jika

katodanya MnO2, sebagai contoh reaksi pada electrode :

Kelebihan :

  Beratnya yang relatif lebih ringan dibanding baterai nikel-kadmium.

  Mampu menyimpan daya lebih banyak hingga 20% sebelum diisi ulang (re-

charge).

  Lithium ion tidak memiliki efek memori artinya tidak perlu menunggu sampai

habis kapasitas penggunaannya untuk diisi ulang artinya walau kapasitasnya

masih 50% bisa langsung diisi ulang bandingkan dengan baterai nikel-kadmium

yang boleh diisi ulang jika kapasitasnya sudah habis.

  Lithium ion bisa didaur ulang jika telah rusak atau habis masa pakainya.

Kekurangan :

  Memiliki masa pakai relatif terbatas yaitu sekitar 2-3 tahun setelah pembuatan

baterai supaya mendapatkan kinerja yang optimal.

  Sensitif terhadap suhu jadi jika terlalu panas mudah sekali meledak termasuk

kasus meledaknya baterai ketika diisi ulang (re-charge).

  Mudah rusak apabila kita sering mengisi ulang hingga menunggu habis

kapasitas penggunaannya.

Baterai 10

c. Sel Bahan Bakar

 Sel bahan bakar menggunakan gas hydrogen dan oksigen yang dipisahkan oleh

elektroda berpori yang terbuat dari karbon dan nikel.Elektrolit yang digunakan

adalah larutan KOH. Sel jenis ini digunakan oleh pesawat antariksa seperti apollo.

Dalam reaksinya juga dihasilkan air yang dapat diminum oleh asronot.

Keuntungan sel ini antara lain tidak perlu mengganti elektroda seperti baterai lain

dan bahan bakar dapat dimasukkan secara kontinu untuk menghasilkan tenaga.

Kelemahannya adalah biaya tinggi dan ukurannya lebih besar.

2.4 Aplikasi Baterai pada Mobil

Di dalam baterai mobil terdapat elektrolit asam sulfat, elektroda positif

dan negatif dalam bentuk plat. Plat-plat dibuat dari timah atau berasa dari timah.

Karena itu baterai tipe ini sering disebut baterai timah. Ruangan dalamnya dibagi

menjadi beberapa sel (biasanya 6 sel, untuk baterai mobil) dan di dalam masing-

masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam dalam elektrolit.

2.4.1.Elemen Baterai

Antara plat-plat positif dan plat-plat negatif masing-masing dihubungkan

oleh plate strap (pengikat plat) terpisah. Ikatan plat-plat positif dan negatif ini

dipasangkan secara berselang-seling yang dibatasi oleh separator dan fiberglass.

Jadi satu kesatuan dari plat, separator dan fiberglass disebut elemen baterai.

Penyusunan plat-plat seperti ini tujuannya memperbesar luas singgungan antara

Baterai 11

bahan aktif dan elektrolit, agar listrik yang dihasilkan besar. Dengan kata lain

kapasitas baterai menjadi besar.

Gaya elektromotif (EMP) yang dihasilkan satu sel kira-kira 2,1 V, pada

segala ukuran plat. Karena baterai mobil mempunyai 6 sel yang dihubungkan

secara seri, EMP output yang dihasilkan ialah kira-kira 12 Volt.

2.4.2.      Elektrolit

Elektrolit baterai ialah arutan asam sulfat dengan air sulingan. Berat jenis

elektrolit pada baterai saat ini dalam keadaan pnuh ialah 1,260 atau 1,280 (pada

temperatur 20° C). Perbedaan ini disebabkan perbandingan antara air sulingan

dengan asam sulfat pada masing-masing tipe berbeda. Elektrolit yang berat

jenisnya 1,260 mengandung 65% air sulingan dan 35% asam sulfat, sedangkan

elektrolit yang berat jenisnya 1,380 mengandung 63% air sulingan dan 37% asam

sulfat.

Elektolit baterai adalah asam yang kuat, sehingga dapat membakar kulit,

mata dan merusak pakaian. Bila elektrolit mengenai kulit atau pakaian, basuhlah

segera dengan air, dan netralkan asam dengan campuran soda (sodium bicarbonate

[NaHCO3]) dan air. Bila asam mengenai mata, bilaslah dengan air beberapa menit,

kemudian hubungilah dokter.

2.4.3.      Kotak Baterai

Baterai 12

Wadah yang menampung elektrolit dan elemen baterai disebut kotak

baterai. Ruangan dalamnya dibagi menjadi 6 ruangan atau sel. Pada kotak baterai

terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah (upper level dan lower level).

Plat-plat posisinya ditinggikan dari dasar dan diberi penyekat, tujuannya

agar tidak terjadi hubungan singkat apabila ada bahan aktif (timah dan lain-lain)

terjatuh dari plat.

2.4.4.      Sumbat Ventilasi

Sumbat ventilasi adalah tutup untuk lubang pengisian elektrolit. Di

samping itu untuk memisahkan gas hidrogen (yang terbentuk saat pengisian) dan

uap asam sulfat di dalam baterai dengan cara membiarkan gas hidrogen keluar

lewat lubang ventilasi sedangkan uap asam sulfat mengembun pada tepian

ventilasi dan menetes kembali ke bawah.

2.5 Prinsip Kerja Baterai

Baterai adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu

dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung didalamnya menjadi energi

listrik melalui reaksi elektro kima, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Terdapat 2

proses yang terjadi pada baterai

1. Proses Pengisian : Proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia.

Bila baterai dihubungkan dengan beban maka, elektron mengalir ke

elektroda positif (PbO2) melalui beban dari elektroda negatif (Pb), kemudian

ion-ion negatif mengalir ke  elektroda positif dan ion-ion positif mengalir ke

Baterai 13

elektroda negatif. Arus listrik dapat mengalir disebabkan adanya elektron yang

bergerak ke dan/atau dari elektroda sel melalui reaksi ion antara molekul

elektroda dengan molekul elektrolit sehingga memberikan jalan bagi elektron

untuk mengalir.

Reaksi kimia yang terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut:

Setiap molekul cairan elektrolit Asam sulfat (H2SO4) dalam sel tersebut

pecah menjadi dua yaitu ion hydrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion

sulfat yang bermuatan negatif (SO42-)

Bila baterai dibebani, maka tiap ion negatif sulfat (SO42-)akan bereaksi

dengan plat timah murni (Pb) menjadi timah sulfat (PbSO4) sambil

melepaskan dua elektron. Sedangkan sepasang ion hidrogen (2H+ ) akan

bereaksi dengan plat timah peroksida (PbO2) menjadi timah sulfat (PbSO4)

sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan satu atom oksigen

untuk membentuk air (H2O). Pengambilan dan pemberian elektron dalam

proses kimia ini akan menyebabkan timbulnya beda potensial listrik antara

kutub-kutub sel baterai.

Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai) habis alias

dalam keadaan discharge.

PbO2 = Timah peroxida (katub positif / anoda)

Pb = Timah murni (kutub negatif/katoda)

2H2SO4= Asam sulfat (elektrolit)

PbSO4 = Timah sulfat (kutub positif dan negatif setelah proses pengosongan)

H2O= Air yang terjadi setelah pengosongan

Baterai 14

Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampir semua asam melekat

pada pelat-pelat dalam sel sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah

dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya berat jenis cairan

menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekati berat jenis air yang 1

kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnya sekitar

1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas isi baterai bisa

diketahui apakah masih penuh atau sudah berkurang yaitu dengan menggunakan

alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yang wajib ada di

bengkel baterai (bengkel yang menyediakan jasa setrum/cas baterai). Selain itu

pada saat baterai dalam keadaan discharge maka 85% cairan elektrolit terdiri dari

air (H2O) dimana air ini bisa membeku, cover baterai pecah dan pelat-pelat

menjadi rusak.

2. Proses Pengosongan : Proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik.

Proses ini adalah kebalikan dari proses pengosongan dimana arus listrik

dialirkan yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi pada saat

pengosongan. Pada proses ini setiap molekul air terurai. Ion oksigen yang bebas

bersatu dengan tiap atom Pb pada plat positif membentuk timah peroxida (PbO2).

Sedangkan tiap pasang ion hidrogen (2H+) yang dekat plat negatif bersatu dengan

ion negatif Sulfat (SO4--) pada plat negatif untuk membentuk asam sulfat.

Baterai 15

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan makalah yang telah disusun terdapat kesimpulan bahwa penggunaaan

baterai tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Terdapat berbagai

macam baterai yang diguanakn namun yang sering digunakan yaitu baterai jenis

litium yaitu penggunan pada Hp dan Laptop.

Baterai 16