ALKALINE BATTERY (BATERAI ALKALIN)

MAKALAH

Oleh:

PUSPORINI

20214021

diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kapita Selekta Material Elektronik

(FI6231)

Oleh:

PUSPORINI

20214021

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

April, 2015

BATERAI ALKALIN

A. PENGERTIAN 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, yaitu reaksi Redoks (Reduksi-

Oksidasi). Baterai terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut berfungsi

sebagai penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia.

Sel baterai tersebut berupa elektroda-elektroda. Elektroda negatif

disebut katoda, yang berfungsi sebagai pemberi elektron dan elektroda positif

disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron. Diantara anoda dan

katoda akan mengalir arus yaitu dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif

(katoda). Sedangkan elektron akan mengalir dari katoda menuju anoda. Terdapat

2 proses yang terjadi pada baterai yaitu proses pengisian (proses pengubahan

energi listrik menjadi energi kimia) dan proses pengosongan (proses pengubahan

energi kimia menjadi energi listrik). 

B. PRINSIP KERJA BATERAI

Prinsip kerja baterai pada dasarnya yaitu mengubah energi kimia

menjadi energi listrik. Hal ini dikenal sebagai reaksi elektrokimia yang ditemukan

oleh fisikawan Italia yaitu Count Alessandro Volta pada tahun 1799 ketika ia

menciptakan baterai sederhana dari pelat logam dengan kardus atau kertas yang

direndam dengan air garam.

1. Proses discharge pada sel berlangsung bila sel dihubungkan dengan beban

maka elektron mengalir dari anoda melalui beban ke katoda, kemudian

ion-ion negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda.

2. Proses pengisian berlangsung bila sel dihubungkan dengan power supply

maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi

katoda dan proses kimia yang terjadi adalah sebagai berikut.

Aliran elektron menjadi terbalik, mengalir dari anoda melalui power

suplai ke katoda.

1

Ion-ion negatif mengalir dari katoda ke anoda

Ion-ion positif mengalir dari anoda ke katoda yang menjadi reaksi

kimia pada saat pengisian (charging) adalah kebalikan dari saat

pengosongan (discharging).

C. JENIS-JENIS BATERAI

1. Berdasarkan kemampuannya.

Berdasarkan kemampuannya baterai terbagi menjadi 2 jenis, yaitu

single-use battery (jenis baterai yang hanya sekali pakai), dan rechargeable

batteries (jenis baterai yang bisa di isi ulang). Kemudian dari kedua jenis baterai

tersebut, terdapat lagi berbagai macam jenis baterai dengan bahan dan ketahanan

yang berbeda-beda.

a. Jenis-Jenis Baterai Sekali Pakai (single-use battery) terdiri dari:

Baterai Zinc-Carbon (Heavy Duty), Baterai Alkaline, Baterai Lithium,

Baterai Silver Oxide, Baterai Zinc Air Cell.

b. Jenis-Jenis Baterai Yang Bisa Di Isi Ulang (rechargeable) adalah:

Baterai Rechargeabel Alkaline, Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmium),

Baterai Ni-Mh (Nickel-Metal Hydride), Baterai Li-Ion (Lithium-Ion),

Baterai Li-Po(Lithium-Polimer), dan Baterai Lead Acid.

2. Berdasarkan bahan elektrolit yang digunakan.

Berdasarkan bahan elektrolit yang digunakan pada baterai maka baterai

dikelompokkan menjadi sebagai berikut.

a. Baterai Asam (Lead Acid Storage Battery)

Baterai asam bahan elektrolitnya adalah larutan asam belerang (Sulfuric

Acid = HzS04). Di dalam baterai asam, elektroda-elektrodanya terdiri

dari pelat-pelat timah peroksida Pb02 (Lead Peroxide) sebagai anoda

(kutub positif) clan timah murni Pb (Lead Sponge) sebagai katoda (kutub

negatif).

2

b. Baterai Alkali (Alkaline Storage Battery)

Baterai alkali bahan elektrolitnya adalah larutan alkali (Potassium

Hydroxide) yang terdiri dari Nickel-Iron Alkaline Battery (Ni-Fe battery), Nickel

Cadmium Alkaline Battery (Ni-Cd battery). Pada umumnya yang banyak

dipergunakan di instalasi unit pembangkit adalah baterai alkali-cadmium (Ni-Cd).

C. BATERAI ALKALIN

Nama Alkalin diambil dari "Alkali", yang merupakan bahan

elektrolit Potassium hydroxide yang digunakan pada baterai tersebut. Baterai

alkalin elektrolitnya bersifat alkali atau basa yaitu elektrolit basa kalium klorida

yang berbentuk kering.

Gambar 1 : Baterai Alkalin

Alkalin merupakan jenis baterai yang paling modern dan diperkenalkan

pertama kali pada tahun 1960. Baterai ini  merupakan penyempurnaan dari baterai

biasa karena mempunyai potensial yang relatif tetap dan waktu penggunaan lebih

awet. Baterai alkalin modern masih menggunakan prinsip-prinsip dasar yang sama

dengan tumpukan volta, yaitu menggunakan dua jenis logam yang dipisahkan

oleh cairan yang melalukan listrik, disertai dengan terminal negatif dan positif.

Baterai alkalin digunakan pada kamera, remote control, remote tv, remote control,

senter, dvd player, dll.

3

1. Komponen Baterai Alkalin

Gambar 2 : Bagian-Bagian Baterai Alkalin

Anoda : Elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik lain, pada sel

elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya.

Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Pada

proses elektrokimia, baik sel galvanik (baterai) maupun sel elektrolisis,

anoda mengalami oksidasi.

Katoda: Kebalikan dari anoda, katoda adalah elektroda dalam sel elaktrokimia

yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Pada baterai

biasa (Baterai Karbon-Seng), yang menjadi katoda adalah seng, yang

juga menjadi pembungkus baterai. Sedangkan, pada baterai alkalin, yang

menjadi katoda adalah mangan dioksida (MnO2).

Pasta : Merupakan elektrolit atau mediasi penghantar. Pada baterai alkalin,

amonium klorida yang bersifat asam pada sel kering diganti dengan

kalium hidroksida yang bersifat basa (alkali). Dengan bahan kimia ini,

korosi pada bungkus logam seng dapat dikurangi.

2. Prinsip Kerja Baterai Alkalin

4

Baterai Alkalin menggunakan potasium Hydroxide sebagai elektrolit,

selama proses pengosongan (Discharging) dan pengisian (Charging) dari sel

baterai alkali secara praktis tidak ada perubahan berat jenis cairan elektrolit.

Fungsi utama cairan elektrolit pada baterai alkalin adalah sebagai konduktor

untuk  memindahkan ion-ion hydroxida dari satu elektroda ke elektroda lainnya

tergantung pada prosesnya, pengosongan atau pengisian, sedangkan selama proses

pengisian dan pengosongan komposisi kimia material aktif pelat-pelat baterai

akan berubah.

Proses discharge pada sel berlangsung bila sel dihubungkan dengan

beban. Elektron mengalir dari anoda melalui beban ke katoda, kemudian ion-ion

negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda. 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 selnya adalah sebagai berikut :

Katoda (+) : 2 NH4+

(aq)+ 2 MnO2(s)+ 2 e- ——> Mn2O3(s)+ 2 NH3(aq)+ H2O(l)

Anoda (-) : Zn(s) ——> Zn2+(aq) + 2 e-

Reaksi Sel : 2 NH4+

(aq) + 2 MnO2(s) + Zn(s) ——> Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l) + Zn2+

(aq) 

3. Ciri-ciri umum Baterai Alkalin

Tegangan nominal per sel 1,2 volt.

Nilai berat jenis elektrolit tidak sebanding dengan kapasitas baterai.

Umur baterai tergantung pada operasi dan pemeliharaan, biasanya dapat

mencapai 15–20 tahun, dengan syarat suhu baterai tidak lebih dari 20o C.

Tegangan pengisian per sel harus sesuai dengan petunjuk operasi dan

pemeliharaan dari pabrik pembuat.

4. Kelebihan dan Kekurangan Baterai Alkalin

5

Kelebihan Kekurangan

Pada pembebanan yang tinggi dan terus menerus,

mampu memberikan umur pelayanan 2 – 10 kali

pemakaian dari sel leclanche.

Sekali pakai

Sangat baik dioperasikan pada temperatur rendah

sampai 25o C

Densitas energinya rendah

Baterai yang sering digunakan adalah zinc-

alcaline manganese oxide yang memberikan daya

lebih per penggunaannya dibandingkan batere

sekunder. zinc-alcaline manganese oxide

mempunyai umur (waktu hidup yang lama).

Agak sulit untuk diproduksi

massal

Tahan terhadap beban berat. Biaya metal yang digunakan

untuk electrode sangat mahal.

DAFTAR PUSTAKA

Helly Andri. 2010. Skripsi: Rancang Bangun System Baterry Charging Automatic. Program studi teknik elektro. Universitas Indonesia.

Khairul Amri. 2009. Tugas akhir: Studi Kapasitas Converter Dan Bank Baterai Sebagai Sumber Tenaga Listrik Di Perusahaan Telekomunikasi. Program studi teknik elektro. Universitas Sumatera Utara.

http://windyparamita.blogspot.com/2012/11/baterai-alkalin.html. Diakses pada 31/03/2015.

http://elixir259.blogspot.com/2013/05/cara-kerja-baterai.html. Diakses pada 31/03/2015.

http://birulinc.com/prinsip-kerja-baterai/. Diakses pada 31/03/2015.

6