5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Accumulator

Lead-acidbattery di kenal 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 di buatnya, yang di sebut sebagai “voltaicpile” maka dengan begitu di

temukan pembangkit listrik yang praktis untuk pertama kali.

Berikutnya di tahun 1859, Raymond menemukan lead- acidbaterry yang

dapat di charge berulang-ulang (recharge). Pekerja di paris sebagai asisten

dosen jurusan fisika, plante mulai merancang sebuah accu yang dapat

menyimpan tenaga listrik yang dapat di pergunakan. Padatahun 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 keindustri pembuatan Lead Acid Battery. Pada tahun 1881,

J.S Sellon, mengajukan paten di mana pasta dilapiskan pada plat yang

berlubang, bukan pada pelat tanpa lubang, yang dengan begitu pasta melekat

lebih baik pada plat timah disbanding dengan temuan faure, tapi Sellon masih

menggunakan plat antimoni, padatahun yang sama volmar mengembangkan

proses yang sama dengan Sellon tapi dengan meggunakan plat timah yang

berkisi-kisi. Lead-acidbattery berubah hanya sedikit saja sejak 1880, pada

material kemasan dan system produksi, yang lebih meningkatkan daya simpan

listriknya, memperpanjang umurnya dan lebih bisa diandalkan, tetapi prinsip

kerja battery sampai sekarang msih tetap sama dengan ketika pertama kali

ditemukan.

2.2 Pengertian Accumulator

Accumulator adalah alat elektro kimia yang di buat untuk menghantarkan

energi listrik ke sistem starter mesin, sistem pengapian, lampu – lampu dan

komponen kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan listrik dalam bentuk energi

6

kimia, yang di keluarkannya bila diperlukan dan mensuplainya ke masing –

masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya. Karena di dalam proses

Accu kehilangan energi kimia, maka alternator mensuplainya kembali kedalam

Accu( yang disebut pengisian ). Accu menyimpan listrik dalam bentuk energi

kimia. Siklus pengisian dan pengeluaran ini terjadi berulang kali dan terus

menerus.

Berikutsejarah – sejarah accumulator dan bahan-bahannya.

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 hepta hidrat, FeSO4 •

7H2O, dan tembaga(II) sulfat penta hidrat, 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 sepert igelas, disebut

sebagai garam vitriol. Garam-garam ini meliputi tembaga(II) sulfat (vitriol

biru), sengsulfat (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

7

menemukan batu rahasia‟) yang ditemukan dalam L‟Azoth des Philosophes

karya alkimiawan abad ke-15 BasiliusValentinus.

Pada abad ke-17, kimiawan Jerman Belanda Johann Glauber membuat

asam sulfatdengan membakar sulfur bersamaan dengan kalium nitrat, KNO3,

dengan keberadaan uap. Kalium nitra ttersebut terurai dan mengoksidasi sulfur

menjadiSO3, yang akan bergabung dengan air membentuk asam sulfat. Pada

tahun 1736, Joshua Ward, ahli farmasi London, menggunakan metode ini

untuk memulai produksi asam sulfa tberskala besar.

Pengetahuan tentang elektrokimia menjawab tantangan masalah ini yaitu tugas,

menyimpan listrik agar bias digunakan setiap waktu yang berbeda –beda sesuai

kebutuhan, serta dapat dipindah pindahkan.

Alat penyimpan energy listrik itulah yang kemudian kita kenal dengan

nama akumulator, accu, atau lebih sering disebut Accu.

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 “Galvaniccell” dan “Volt”. Masih sering kita

dengar. Temuan-temuan penting hasil eksperimen keduanya.

Tahun 1789 Galvani menemukan adanya fenomena elektrokima

kelistrikan. Volta membangun sumber energy listrik pertama secara elektro

kimia, dunia ilmu pengetahuan kemudian mengenal satuan“Volt” sebagai

besaran untuk mengukur tegangan listrik. 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 di perkenalkannya Dynamo

diberbagai peralatan yang ditemukan sesudah Revolusi Industri di Inggris pada

akhir abad ke 19.

Produksi “LEADBattery” pertama dipatenkan oleh Faur pada tahun 1880

disusul oleh Jungner dan Edison tahun 1899 dan 1901 dengan menggunakan

8

nikel-cadmium dan diproduksi masal tidak lama kemudian. Masih banyak

penemuan lain yang mengembangkan system elektro-kimia penyimpan listrik

dan terus mengalami penyempurnaan.

3. Sejarah Penemuan Accu atau Baterai

a. Lead-acidbattery dikenal sebagai Accu, ditemukan pertama kali di dunia

di 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 sebaga i asisten dosen

jurusan fisika, Plante mulai merancang sebuah baterai yang dapat

menyimpan tenaga listrik yang dapat dipergunakan. Accu mobil yang di

pergunakan sekarang Accu temuan Gaston Plante.

Gambar 1: Awal Mula Baterai

b. Ditahun 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 keindustri

pembuatan Lead Acid Battery.

9

Gambar 2: Pembuatan Laed acid Baterai

c. 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 disbanding 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 berkisi-kisi (grid). Lead-acid battery berubah

hanya sedikit saja sejak 1880, pada material kemasan dan system produksi,

yang lebih meningkatkan daya simpan listriknya, memperpanjang umurnya

dan lebih bias diandalkan, tetapi prinsip kerja battery sampai sekaran

gmasih tetap sama dengan ketika pertama kali ditemukan.

Gambar 3: Accu Modern

10

2.3 Komponen Accumulator

Di dalam Accu Kapal terdapat elektrolit asam sulfat, elektroda positif dan

negatif dalam bentuk plat. Plat-plat di buat dari timah atau berasal dari timah.

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

menjadi beberapa sel ( biasanya 6 sel, untuk Accu kapal ) dan di dalam masing

masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam dalam elektrolit.

1. Elemen Accu

Antara plat – plat positif dan plat – plat negatif masing – masing

dihubungkan oleh plat 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 Accu. Penyusunan plat – plat

seperti ini tujuannya memperluas singgungan antara bahan aktif dan

elektrolit,agar listrik yang dihasilkan besar. Dengan kata lain kapasitas

Accu menjadi besar. Gaya elektromotif ( EMP ) yang dihasilkan satu sel

kira-kira 2,1 - 2,2 V, pada segala ukuran plat. Karena baterai

mempunyai 6 sel yang dihubungkan secara seri, EMP output yang

dihasilkan ialah kira – kira 12 Volt-13.2 Volt.

Gambar 4: elemen accumulator

11

2. Elektrolite

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

elektrolit pada Accu saat ini dalam keadaan penuh ialah 1,240 atau

1,260 (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 persen air

sulingan dan 35 persen asam sulfat, sedangkan elektrolit yang berat

jenisnya 1,380 mengandung 63 persen air sulingan dan 37 persen

asamsulfat. Elektolit Accu 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.

3. Kotak Baterai

Wadah yang menampung elektrolit dan elemen Accu disebut kotak

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

Accu terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah ( upper level

danlower 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.

4. Sumbat Ventilasi

Sumbat ventilasi adalah tutup untuk lubang pengisian elektrolit itu

dibuka. Di samping itu untuk mengeluarkan gas hidrogen ( yang

terbentuk saat pengisian ) dan uap asam sulfat di dalam Accu dengan

cara membiarkan gas hidrogen keluar lewat lubang ventilasi sedangkan

uap asam sulfat mengembun pada tepian ventilasi dan menetes kembali

ke bawah.

12

2.4 Jenis – Jenis Baterai

1. Accu Basah

Hingga saat ini Accu yang populer digunakan adalah Accu model basah

yang berisi cairan asam sulfat (H2SO4). Ciri utamanya memiliki lubang

dengan penutup yang berfungsi untuk menambah air Accu saat ia

kekurangan Accubat penguapan saat terjadi reaksi kimia antara sel dan

air Accu. Sel-selnya menggunakan bahan timbal (Pb). Kelemahan Accu

jenis ini adalah pemilik harus rajin memeriksa ketinggian level air Accu

secara rutin. Cairannya bersifat sangat korosif. Uap air Accu

mengandung hydrogen yang cukup rentan terbakar dan meledak jika

terkena percikan api. Memiliki sifat self-discharge paling besar

dibandingAccu lain sehingga harus dilakukan penyetruman ulang saat ia

didiamkan terlalu lama.

Gambar 5: Accu Basah

13

2. Accu Hybrid

Pada dasarnya Accuhybrid tak jauh berbeda dengan Accu basah.

Bedanya terdapat pada material komponen sel Accu. Pada Accu hybrid

selnya menggunakan low-antimonial pada sel (+) dan kalsium pada

sel(-). Accu jenis ini memiliki performa dan sifat self-discharge yang

lebih baik dari Accu basah konvensional.

Gambar 6: Accu Hybrid

3. Accu Calcium

Kedua selnya, baik (+) maupun (-) mengunakan material kalsium. Accu

jenis ini memiliki kemampuan lebih baik dibanding Accu hybrid.

Tingkat penguapannya pun lebih kecil dibanding Accu basah

konvensional.

Gambar 7: Accu Kalsium

14

4. Accu Bebas Perawatan / Maintenance Free(MF)

Accu jenis ini dikemas dalam desain khusus yang mampu menekan

tingkat penguapan air Accu. Uap Accu yang terbentuk akan mengalami

kondensasi sehingga kembali menjadi air murni yang menjaga level air

Accu selalu pada kondisi ideal sehingga tak lagi diperlukan pengisian

air Accu. Accu jenis inibiasanya terbuat dari basis jenis Accu hybrid

maupun Accu kalsium.

Gambar 8: Accu Bebas Perawatan

5. AccuSealed (Accu tertutup)

Accu jenis ini selnya terbuat dari bahan kalsium yang disekat oleh

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

tertutup rapat. Accu jenis ini kerap dijuluki sebagai Accu kering. Sifat

elektrolitnya memiliki kecepatan penyimpanan listrik yang lebih baik.

Karena sel terbuat dari bahan kalsium, Accu ini memiliki kemampuan

penyimpanan listrik yang jauh lebih baik seperti pada Accu jenis

calsium pada umumnya. Pasalnya ia memiliki self-discharge yang

sangat kecil sehingga Accusealed ini masih mampu melakukan start

saat didiamkan dalam waktu cukup lama. Kemasannya yang tertutup

rapat membuat Accu jenis ini bebas ditempatkan dengan berbagai posisi

tanpa khawatir tumpah. Namun karena wadahnya tertutup rapat pula

Accu seperti ini tidak tahan pada temperatur tinggi sehingga dibutuhkan

penyekat panas tambahan jika ia diletakkan di ruang mesin.

15

Gambar 9: Accu Seale

2.5 Metode Pengisian Baterai

1.Ada dua metode pengisian baterai :

Pengisian perawatan (maintenancecharging) digunakan untuk

mengimbangi kehilangan isi (selfdischarge), dilakukan dengan arus rendah

sebesar 1/1000 dari kapasitas baterai. Ini biasa dilakukan pada baterai tak

terpakai untuk melawan proses pensulfatan. Bila baterai memiliki kapasitas

45 Ah maka besarnya arus pengisian perawatan adalah 45 mA

(miliAmpere).

a. Pengisian lambat (slow charging) adalah suatu pengisian yang

lebih normal. Arus pengisian harus sebesar 1/10 dari kapasitas

baterai. Bila baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus

pengisian lambat adalah 4,5 A. Waktu pengisian ini bergantung

pada kapasitas baterai, keadaan baterai pada permulaan pengisian,

dan besarnya arus pengisian. Pengisian harus sampai gasnya mulai

menguap dan berat jenis elektrolit tidak bertambah walaupun

pengisian terus dilakukan sampai 2 - 3 jam kemudian.

16

b.Pengisian cepat (fast charging) dilakukan pada arus yang besar

yaitu mencapai 60 - 100 A pada waktu yang singkat kira-kira 1 jam

dimana baterai akan terisi sebesar tiga per empatnya. Fungsi

pengisian cepat adalah memberikan baterai suatu pengisian yang

memungkinkannya dapat menstarter motor yang selajutnya

generator memberikan pengisian ke baterai.