[skripsi] gama powerbatik: inovasi power bank murah berbasis baterai isi ulang ni-mh (nikel metal...

SKRIPSI

GAMA POWERBATIK: INOVASI POWER BANK MURAH

BERBASIS BATERAI ISI ULANG NI-MH (NIKEL METAL HIDRIDA)

GAMA POWERBATIK: CHEAP POWER BANK INNOVATION

BASED NI-MH (NICKEL METAL HYDRIDE)

RECHARGEABLE BATTERIES

LINTANG WISESA ATISSALAM

10/300414/PA/13247

PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014

SKRIPSI




BASED NI-MH (NICKEL METAL HYDRIDE)

RECHARGEABLE BATTERIES

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Derajat

Sarjana Sains Ilmu Fisika

LINTANG WISESA ATISSALAM

10/300414/PA/13247

PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014

i

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa di dalam naskah skripsi ini tidak

memuat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

Perguruan Tinggi. Dan sepengetahuan saya, naskah ini juga tidak menjiplak karya

dan pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh pihak lain, kecuali yang

secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 30 Juni 2014

Lintang Wisesa Atissalam

iii

Karya ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua dan seluruh keluarga

besar yang selama ini selalu memberikan inspirasi, motivasi, cinta tulus dari hati

serta kasih sayang tanpa henti bagi penulis. Tak lupa pula penulis persembahkan

karya ini bagi segenap putra-putri terbaik bangsa di almamater tercinta,

Universitas Gadjah Mada.

iv

“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia

mendapat pahala dari kebaikan yang diusahakannya, dan ia mendapat siksa dari

kejahatan yang dikerjakannya.”

Q.S. Al-Baqarah (2): 286

“Tiada manusia yang diciptakan dalam kegagalan. Yang ada hanyalah mereka

yang gagal mengetahui potensi diri dan gagal merancang kesuksesannya. Tiada

yang lebih berat dalam timbangan Allah pada hari akhir, selain taqwa dan akhlaq

mulia, seperti wajah penuh senyum serta tidak menyakiti sesama.”

H.R. Tirmidzi

“Kiat sukses dengan 7B: 1) beribadah dengan benar & istiqomah, 2) berakhlaq

terpuji, 3) belajar & berlatih terus-menerus, 4) bekerja dengan cerdas & ikhlas,

5) bersahaja dalam hidup, 6) bantu sesama, dan 7) bersihkan hati selalu.”

K.H. Abdullah Gymnastiar (Aa Gym)

v

KATA PENGANTAR

Pertama-tama, rasa syukur kami panjatkan kepada Allah S.W.T Rabb

semesta alam, atas anugerah rahmat, hidayah, kasih dan sayang-Nya sehingga

penulis dapat menyusun tugas akhir ini dengan lancar, tanpa suatu rintangan

berarti. Shalawat serta salam kami haturkan kepada insan teladan, Rasulullah

Muhammad S.A.W, atas perjuangan beliau menebar rahmat bagi umat manusia.

Hari demi hari, teknologi mobile semakin berkembang. Di Indonesia, saat

ini tercatat 41,3 juta orang sudah menggunakan teknologi smartphone dan 6 juta

orang aktif menggunakan tablet. Rata-rata orang Indonesia pun menggunakan

smartphone tiga kali lipat lebih lama dibandingkan pengguna di Amerika Serikat.

Maraknya aktivitas yang bergantung pada gadget, jelas berdampak langsung

terhadap konsumsi energi baterai pada gadget yang lebih besar. Keberadaan

baterai Li-ion berkapasitas besar pun ternyata belum cukup untuk memenuhi

kebutuhan penggunanya saat sedang berada di luar rumah, jauh dari sumber listrik

atau saat sedang melakukan perjalanan panjang. Sehingga dibutuhkan sumber

pengisian baterai yang portabel dan fleksibel. Dewasa ini di pasaran telah beredar

power bank, piranti yang mampu menjawab persoalan terebut. Hanya saja

mayoritas power bank masih dibanderol dengan harga yang cukup tinggi.

Naskah tugas akhir ini menyajikan inovasi pembuatan power bank murah

berbasis baterai isi ulang Ni-MH (nikel metal hidrida) yang diberi nama Gama

Powerbatik. Inovasi ini diharapkan mampu menghadirkan produk power bank

yang murah, mudah dikembangkan serta memiliki potensi di bidang usaha.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapatkan

arahan, bantuan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada

kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Drs. Pekik Nurwantoro, M.S., Ph.D selaku Dekan Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.

2. Dr. Mitrayana, S.Si., M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.

3. Dr. Arief Hermanto, S.U., M.Sc selaku Ketua Program Studi Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.

vi

4. Dr. Guntur Maruto selaku Dosen Pembimbing Akademik penulis.

5. Drs. Wagini, M.S., selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang berkenan

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam penyelesaian tugas akhir ini.

6. Drs. Bambang Murdaka Eka Jati, M.S dan Ikhsan Setiawan, S.Si, M.Si selaku

dosen penguji skripsi yang penulis hormati.

7. Segenap dosen pengajar dan civitas akademika FMIPA UGM, khususnya di

lingkungan Program Studi Fisika, Jurusan Fisika FMIPA UGM.

8. Rekan-rekan mahasiswa Fisika FMIPA UGM angkatan 2010.

9. Kedua orang tua, kedua adik dan keluarga besar yang senantiasa memberikan

motivasi serta inspirasi bagi penulis.

10. Seluruh siswa-siswi anggota Karya Ilmiah Remaja dan Palang Merah Remaja

SMK Negeri 1 Depok yang turut memberi dukungan serta membantu

pelaksanaan penelitian.

Tiada gading yang tak retak. Tiada pula manusia yang sempurna. Maka

dari itu penulis memohon maaf apabila dalam pembuatan karya ini terdapat

kesalahan dan kekhilafan. Kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi

penyempurnaan karya ini lebih lanjut. Semoga inovasi sederhana ini dapat

bermanfaat dalam meningkatkan daya saing anak bangsa.

Yogyakarta, 30 Juni 2014

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN............................................................................... ii

PERNYATAAN.................................................................................................... iii

KATA PENGANTAR........................................................................................... vi

DAFTAR ISI.........................................................................................................viii

DAFTAR GAMBAR............................................................................................. x

DAFTAR TABEL................................................................................................. xi

INTISARI.............................................................................................................. xii

ABSTRACT..........................................................................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1

1.2 Rumusan Permasalahan........................................................................ 6

1.3 Tujuan................................................................................................... 6

1.4 Manfaat................................................................................................. 6

BAB II DASAR TEORI........................................................................................ 7

2.1 Baterai...................…............................................................................ 7

2.1.1 Konstruksi.................................................................................... 7

2.1.2 Sistem kerja................................................................................ 7

2.1.3 Jenis dan spesifikasi.................................................................... 8

2.1.4 Kapasitas baterai......................................................................... 9

2.2 Baterai Gadget Li-ion........................................................................... 10

2.2.1 Konstruksi.................................................................................... 10

2.2.2 Sistem kerja................................................................................. 11

2.3 Power Bank Li-Po................................................................................. 12

2.3.1 Konstruksi.................................................................................... 13

2.3.2 Sistem kerja................................................................................. 13

2.4 Baterai Ni-MH...................................................................................... 15

2.4.1 Konstruksi.................................................................................... 15

2.4.2 Sistem kerja................................................................................. 15

viii

2.5 Rangkaian Listrik Sederhana................................................................ 17

2.5.1 Rangkaian seri............................................................................. 17

2.5.2 Rangkaian paralel........................................................................ 17

2.6 Hambatan Dalam................................................................................... 18

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 19

3.1 Metode Penelitian................................................................................. 19

3.2 Tempat dan Waktu................................................................................ 19

3.3 Alat dan Bahan...................................................................................... 19

3.4 Tahapan Penelitian................................................................................ 20

3.4.1 Pembuatan rangkaian elektronik................................................ 20

3.4.2 Penentuan spesifikasi.................................................................. 21

3.4.3 Pengujian proses discharging...................................................... 21

3.4.4 Pengujian proses recharging....................................................... 21

3.4.5 Penyempurnaan tampilan........................................................... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................... 22

4.1 Spesifikasi Produk.................................................................................. 22

4.2 Hasil Uji Discharging............................................................................ 28

4.3 Hasil Uji Recharging............................................................................. 29

4.4 Analisis Nilai Ekonomi.......................................................................... 29

BAB V PENUTUP................................................................................................ 31

5.1 Kesimpulan............................................................................................ 31

5.2 Saran....................................................................................................... 31

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 32

LAMPIRAN 1: Hasil Pengujian Tegangan ( )..................................................... 33

LAMPIRAN 2: Hasil Pengujian Arus Listrik Output ( )................................. 34

LAMPIRAN 3: Hasil Pengujian Proses Discharging........................................... 35

LAMPIRAN 4: Hasil Pengujian Proses Recharging............................................. 36

LAMPIRAN 5: Dokumentasi................................................................................ 36

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Persentase pengguna gadget di beberapa negara............................. 2

Gambar 1.2 Power bank dan kabel konektornya................................................. 3

Gambar 1.3 Varian ukuran baterai isi ulang Ni-MH........................................... 4

Gambar 1.4 Konsep inovasi power bank dari baterai AA Ni-MH...................... 5

Gambar 2.1 Sistem kerja baterai sederhana......................................................... 8

Gambar 2.2 Skema elektrokimia baterai Li-ion................................................... 12

Gambar 2.3 Skema elektrokimia baterai Li-Po.................................................... 14

Gambar 2.4 Skema elektrokimia baterai Ni-MH................................................. 16

Gambar 2.5 Rangkaian listrik sederhana berhambatan dalam............................. 18

Gambar 3.1 (a) Skema dan (b) diagram blok Gama Powerbatik......................... 20

Gambar 4.1 (a) Prototipe Gama Powerbatik dan (b) uji penggunaannya............ 22

Gambar 4.2 Grafik tegangan listrik (V) Gama Powerbatik selama 120 menit

dengan variasi merk baterai Ni-MH...................................................................... 23

Gambar 4.3 Grafik range tegangan listrik (V) Gama Powerbatik dengan

variasi merk baterai Ni-MH................................................................................... 23

Gambar 4.4 Grafik arus listrik (mA) Gama Powerbatik selama 120 menit

dengan variasi merk baterai Ni-MH...................................................................... 24

Gambar 4.5 Grafik range arus listrik (mA) Gama Powerbatik dengan variasi

merk baterai Ni-MH.............................................................................................. 24

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis dan spesifikasi beberapa macam baterai...................................... 9

Tabel 4.1 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.000 mAh............................................ 25





Tabel 4.6 Periode rata-rata pengisian baterai gadget (menit)............................... 28

Tabel 4.7 Frekuensi rata-rata pengisian baterai gadget (kali).............................. 28

Tabel 4.8 Periode rata-rata pengisian Gama Powerbatik (menit)......................... 29

Tabel 4.9 Biaya produksi Gama Powerbatik per unit........................................... 29

Tabel 4.10 Perbandingan harga dan fitur power bank di pasaran......................... 30

xi

INTISARI




NIM. 10/300414/PA/13247

Telah dilakukan penelitian tentang inovasi pembuatan Gama Powerbatik, power

bank murah berbasis baterai isi ulang Ni-MH (nikel metal hidrida). Baterai Ni-

MH dipilih karena secara konsep memiliki kesesuaian nilai tegangan yang dapat

menghantarkan arus ke baterai gadget, serta dapat pula menerima hantaran arus

dari adaptor 5 V. Penelitian menggunakan metode kuantitatif eksperimen, dengan

pelaksanaan sejak awal Desember 2013 hingga Juni 2014. Spesifikasi Gama

Powerbatik yang berhasil dibuat memiliki dimensi 65 60 20 mm dengan

tegangan output ( ) rerata 4,82 4,84 V, arus output ( ) antara 200-300

mA, dengan 5 varian kapasitas ( ): 1.900, 2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh,

serta dilengkapi label produk bercorak batik untuk setiap varian kapasitas. Hasil

analisis harga power bank di pasaran dapat disimpulkan bahwa biaya produksi

Gama Powerbatik tergolong murah dan berpotensi untuk dipasarkan, terutama

produk berkapasitas 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh.

Kata Kunci: baterai, Li-ion, Ni-MH, power bank.

xii

ABSTRACT


BASED NI-MH (NICKEL METAL HYDRIDE) RECHARGEABLE BATTERIES


10/300414/PA/13247

The research about cheap power bank innovation based Ni-MH (nickel metal

hydride) rechargeable batteries named Gama Powerbatik has been done since

December, 2013, until June, 2014. Ni-MH battery was chosen because of value of

its voltage between 3.7 and 5 V, so it could transferred current to gadget and also

received current from adaptor. The spesifications of Gama Powerbatik are

described as following: dimension 65 60 20 mm, average output voltage ( ) 4.82-4.84 V, output current ( ) between 200-300 mA, variant capacity

( ): 1,900; 2,300; 2,700; 2,800 and 4,700 mAh, also it’s labeled with various

batik pattern for every capacity. Its inexpensive price make these products have a

good market potential, especially for capacities of 2,700; 2,800 and 4,700 mAh.

Keywords: battery, Li-ion, Ni-MH, power bank.

xiii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sejak listrik ditemukan dan digunakan secara praktis pada pertengahan

abad ke-18, kehidupan manusia hingga saat ini semakin bergantung pada

listrik dan perangkat elektronik. Teknologi sumber listrik pun semakin

berkembang, hingga ditemukannya sel kering baterai sebagai sumber listrik

yang murah, mudah dan fleksibel penggunaannya.

Teknologi sel kering diawali dengan penemuan baterai sel volta pada

tahun 1800 oleh Alessandro Volta. Ia menemukan bahwa arus listrik kontinyu

dapat dihasilkan dengan menggunakan elektrolit tertentu sebagai penghantar

untuk memicu reaksi antara logam dan elektroda. Pada tahun 1836, ahli kimia

Inggris, John F. Daniel, mengembangkan baterai elektrokimia sel primer yang

menghasilkan arus listrik lebih stabil dibandingkan baterai sel volta. Sel

primer ini kemudian dikembangkan pada tahun 1859 oleh fisikawan Perancis,

Gaston Plante, menjadi sel sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable

battery). Empat puluh tahun kemudian di Swedia, Waldemar Jungner

menciptakan baterai Ni-Cd (nikel kadmium) yang memakai nikel sebagai

elektroda positif dan kadmium sebagai elektroda negatif. Baterai Ni-Cd mulai

diproduksi massal dan dipasarkan pada tahun 1946 (Hamilton, 2003). Sejak

saat itu produk baterai sekunder pun bermunculan dengan beragam

spesifikasinya, mulai dari baterai Li-ion/lithium ion (1960), baterai Ni-

MH/nikel metal hidrida (1980) dan baterai Li-Po/lithium polimer (1996).

Perkembangan teknologi sel kering baterai pun masih berlangsung hingga

saat ini, terutama demi memenuhi kebutuhan energi perangkat elektronik

mobile yang marak digunakan oleh masyarakat modern.

Seiring berjalannya waktu, dunia masa kini telah dipenuhi dengan

beragam perangkat elektronik mobile (gadget) berukuran mini nan mutakhir

yang menunjang aktivitas manusia modern. Mulai dari personal computer,

laptop, netbook, notebook, tablet, e-book reader, mobile phone, smartphone

dan beragam gadget lainnya. Penggunaan gadget pun seakan-akan telah

menjadi kebutuhan pokok dalam komunikasi masyarakat masa kini. Menurut

penelitian lembaga riset global Nielsen yang dirilis Februari 2013, lebih dari

80% penduduk di Australia, Brazil, China, India, Italia, Rusia, Korea Selatan,

Inggris dan Amerika Serikat, aktif menggunakan perangkat gadget.

Gambar 1.1 Persentase pengguna gadget di beberapa negara.

Sumber: Nielsen (2013)

Sementara di Indonesia, saat ini tercatat 41,3 juta orang sudah

menggunakan teknologi smartphone dan 6 juta orang menggunakan tablet.

Angka ini didapatkan dari hasil studi Yahoo dan Mindshare bertajuk “Getting

Mobile Right” yang dirilis pada Oktober 2013. Pihak Yahoo dan Mindshare

juga memprediksi bahwa di tahun 2017 mendatang, akan ada sekitar 103,7

juta pengguna smartphone dan 16,2 juta pengguna tablet di Tanah Air.

Keterjangkauan harga, beragamnya pilihan dan kemudahan akses internet

menjadi beberapa faktor yang membuat pertumbuhan smartphone di

Indonesia akan semakin tinggi dalam beberapa tahun ke depan.

Tingginya jumlah pengguna gadget akan diikuti pula dengan

peningkatan aktivitas harian yang bergantung pada gadget. Hasil riset Nielsen

berjudul “Indonesia Smartphone Consumer Insight” yang dirilis Mei 2013

menunjukkan bahwa setiap harinya, rata-rata orang Indonesia menggunakan

86% 84% 89%

81%

97% 98% 99% 97% 94%

Australia Brazil China India Italia Russia Korea

Selatan

Inggris Amerika

Serikat

Per

sen

tase

Pen

du

du

k

Negara

Persentase Pengguna Gadget di Beberapa Negara

2

smartphone tiga kali lipat lebih lama dibandingkan pengguna di Amerika,

yakni sekitar 189 menit per hari. Aktivitas penggunaan gadget tertinggi yaitu

untuk keperluan chatting dengan persentase mencapai 90%, disusul browsing

(71%), jejaring sosial (64%), akses forum dan blogging (41%), App Store

(32%), video on demand (27%), sharing konten (26%), hiburan (25%),

jurnalistik pemberitaan (24%) dan surat-menyurat elektronik (17%).

Banyaknya aktivitas yang bergantung pada gadget, baik smartphone

maupun tablet, jelas berdampak langsung terhadap konsumsi energi baterai

gadget yang lebih besar. Oleh sebab itu, banyak vendor gadget yang

menyediakan baterai Li-ion dengan kapasitas yang cukup besar. Namun

keberadaan baterai Li-ion berkapasitas besar ternyata belum cukup untuk

memenuhi kebutuhan penggunanya saat sedang berada di luar rumah, jauh

dari sumber listrik atau saat sedang melakukan perjalanan panjang. Sehingga

dibutuhkan sumber pengisian baterai yang portabel dan fleksibel.

Adalah power bank, portabel charger yang berfungsi menyimpan dan

mentransfer arus untuk mengisi ulang baterai Li-ion pada gadget. Power bank

umumnya tersusun atas material Li-Po (lithium polimer) yang dapat diisi

ulang, sekaligus mengisi ulang baterai gadget.

Gambar 1.2 Power bank dan kabel konektornya.

Sumber: mtgroupmt.com (2013)

Kapasitas power bank biasanya dinyatakan dalam satuan mAh (mili

Ampere hour). Semakin besar nilai mAh-nya, maka frekuensi penggunaan

power bank akan semakin tinggi. Sebagai contoh hitungan kasar, power bank

3

berkapasitas 12.000 mAh dapat digunakan untuk mengisi baterai Li-ion

gadget yang berkapasitas 2.000 mAh sebanyak enam kali. Walaupun pada

kenyataannya tidak demikian, dikarenakan ada faktor-faktor lain yang

mempengaruhi proses pengisian.

Penggunaan power bank sangatlah mudah, pengguna hanya perlu

mengisi arus ke alat ini hingga penuh, selanjutnya saat baterai gadget mulai

melemah dan di sekitar pengguna tidak ada sumber listrik, power bank dapat

dimanfaatkan untuk mengisi baterai gadget tersebut. Dengan demikian,

sebenarnya prinsip kerja power bank sama dengan sel kering baterai sekunder

yang dapat diisi ulang (rechargeable battery) dan telah beredar di pasaran.

Hanya saja, mayoritas power bank masih dibanderol dengan harga tinggi.

Sel kering baterai isi ulang di pasaran tersedia dalam berbagai ukuran,

mulai dari ukuran AA, AAA, SC, C, D dan 9 V. Material yang digunakan pun

beragam, kebanyakan berupa Ni-MH (nikel metal hidrida) yang berkapasitas

hingga 5.000 mAh.

Gambar 1.3 Varian ukuran baterai isi ulang Ni-MH.

Sumber: made-in-china.com (2013)

Maka dari itu dalam penulisan tugas akhir ini akan dibahas inovasi

pembuatan portabel charger berbasis baterai AA isi ulang Ni-MH. Baterai AA

Ni-MH dipilih karena secara konsep, kesesuaian nilai tegangannya dapat

menghantarkan arus ke baterai Li-ion gadget, serta dapat pula menerima

hantaran arus dari adaptor 5 V. Umumnya baterai Li-ion pada gadget

4

memiliki tegangan 3,7 V dan adaptor memiliki output tegangan 5 V.

Sementara empat buah baterai Ni-MH yang disusun seri memiliki tegangan

sekitar 4,8 V (tegangan satu baterai Ni-MH sebesar 1,2 V). Sehingga ketika

pengisian baterai gadget, arus dapat mengalir dari rangkaian seri empat buah

baterai Ni-MH (4,8 V) ke baterai gadget (3,7 V). Pun saat pengisian baterai

Ni-MH, arus dapat mengalir dari adaptor (5 V) ke rangkaian seri empat buah

baterai Ni-MH (4,8 V). Konsep ini sesuai teori dasar bahwa arus akan

mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Ilustrasinya ditampilkan

pada Gambar 1.4 berikut.

Gambar 1.4 Konsep inovasi power bank dari baterai AA Ni-MH.

Keuntungan dari inovasi pemanfaatan baterai AA Ni-MH sebagai

material portabel charger di antaranya dari segi ekonomi, biaya produksinya

bisa jadi lebih murah, terutama jika menggunakan baterai AA Ni-MH

keluaran China yang memiliki kapasitas cukup tinggi dengan harga yang

murah. Selain itu, jika portabel charger berbasis baterai AA Ni-MH kehabisan

daya dan pengguna tidak sempat mengisinya, maka baterai Ni-MH tersebut

dapat diganti sementara dengan baterai AA primer seperti baterai alkaline

ataupun seng-karbon (Zn-C) yang biasa dijual di pasaran.

Karya inovatif yang sederhana ini dimungkinkan untuk menjadi produk

usaha di bidang teknologi, sehingga perlu dikemas dan diteliti lebih lanjut di

masa mendatang. Penulis memberikan nama produk ini Gama Powerbatik,

dengan desain kemasan batik khas Indonesia yang mendunia. Gama

Powerbatik dirancang dengan 5 variasi corak batik yang juga mencerminkan

besar kapasitas masing-masing power bank. Gama Powerbatik akan dibuat

dengan beberapa variasi kapasitas produk, mulai dari 2.000, 2.300, 2.700,

2.800 dan 4.700 mAh, sesuai dengan ketersediaan baterai Ni-MH di pasaran.

5

1.2 Rumusan Permasalahan

Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah yang diangkat

dalam penelitian tugas akhir ini adalah:

1. Bagaimanakah proses pembuatan power bank Gama Powerbatik berbasis

baterai AA Ni-MH?

2. Bagaimanakah pula spesifikasi dan uji efektifitas penggunaannya, dengan

variasi baterai sumber dan gadget yang diujikan?

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah:

1. Merumuskan proses pembuatan power bank Gama Powerbatik berbasis

baterai AA Ni-MH.

2. Mengetahui spesifikasi dan efektifitas penggunaan produk ini, dengan

variasi baterai sumber dan gadget yang diujikan.

1.4 Manfaat

Manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah:

1. Diharapkan dengan karya ini akan semakin meningkatkan semangat

berkarya di kalangan mahasiswa, khususnya bagi perkembangan teknologi

inovatif yang murah dan sederhana.

2. Bagi masyarakat, karya inovatif ini diharapkan mampu menjawab

kebutuhan akan perangkat power bank atau portabel charger yang murah

dan mudah dikembangkan secara mandiri.

3. Bagi pemerintah, semoga karya ini dapat berperan serta dalam

meningkatkan daya saing anak bangsa di bidang industri dan teknologi.

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Baterai

2.1.1 Konstruksi

Baterai merupakan sumber lisrik elektrokimia yang tersusun atas

komponen utama berupa elektroda positif (katoda), elektroda negatif

(anoda) dan elektrolit. Pada baterai, katoda adalah kutub elektroda

dalam sel elektrokimia yang terpolarisasi jika kutub ini bermuatan

positif, sehingga gerakan elektron akan masuk melalui katoda. Artinya,

arus listrik akan mengalir keluar dari katoda. Sementara anoda

kebalikan dari katoda, yakni sebagai kutub negatif elektroda. Medium

perantara antara katoda dan anoda berupa elektrolit, yang merupakan

konduktor elektrik. Hingga saat ini, baterai telah diproduksi dan

dikemas dalam berbagai varian ukuran dan material (Ross, 2010).

2.1.2 Sistem kerja

Cara kerja baterai secara internal terjadi dalam sebuah lapisan

pelindung logam plastik. Dalam kasus ini, katoda terhubung ke terminal

positif, dan anoda terhubung ke terminal negatif. Sebuah separator

(pemisah) menjadi penghalang antara katoda dan anoda, mencegah

elektroda agar tidak saling sentuh sembari membiarkan muatan listrik

mengalir bebas di antara elektroda. Media yang memungkinkan muatan

listrik mengalir antara katoda dan anoda dikenal sebagai elektrolit.

Proses baterai menghasilkan listrik dijabarkan sebagai berikut.

Ketika beban melengkapi rangkaian antara dua terminal, baterai

menghasilkan listrik melalui serangkaian reaksi reduksi dan oksidasi

antara anoda, katoda dan elektrolit. Anoda mengalami reaksi oksidasi di

mana dua atau lebih ion (atom atau molekul bermuatan listrik) dari

elektrolit bergabung dengan anoda, menghasilkan senyawa dan

melepaskan satu atau lebih elektron. Pada saat yang sama, katoda

mengalami reaksi reduksi, di mana zat katoda, ion dan elektron bebas

bergabung untuk membentuk senyawa. Intinya, reaksi di anoda

menghasilkan elektron, dan reaksi di katoda menyerap elektron.

Pergerakan elektron dari anoda ke katoda ini akan menghasilkan arus

listrik, yang perambatannya berlawanan arah dengan pergerakan

elektron. Baterai akan terus menghasilkan listrik sampai salah satu atau

kedua elektroda kehabisan reaktan (Ross, 2010).

Gambar 2.1 Sistem kerja baterai sederhana.

Sumber: Ross (2010)

2.1.3 Jenis dan spesifikasi

Secara umum baterai dibedakan menjadi dua jenis, yakni baterai

primer dan baterai sekunder. Baterai primer dapat mengubah energi

kimia menjadi energi listrik, namun sifatnya irreversible (tak balik).

Sehingga ketika reaktan dalam baterai habis, baterai sudah tidak dapat

dipergunakan kembali. Sementara baterai sekunder merupakan baterai

yang reaksinya bolak-balik (reversible), sehingga dapat diisi ulang

8

kembali (rechargeable). Spesifikasi baterai primer dan sekunder yang

dapat ditemui di pasaran ditampilkan pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Jenis dan spesifikasi beberapa macam baterai.

Sumber: berbagai sumber (2014)

2.1.4 Kapasitas baterai

Kapasitas baterai (C) sebenarnya adalah banyaknya muatan (q)

yang disimpan baterai, yang besarnya ditentukan oleh beragam faktor

terutama material aktif yang terkandung dalam baterai. Kapasitas

baterai dapat dinyatakan dalam satuan muatan, yakni Coulomb (C).

Namun pada umumnya kapasitas baterai dinyatakan dalam satuan mili

ampere-jam (mAh), yang juga menunjukkan arus output dan lama

waktu penggunaan. Secara matematis, 1 mAh setara dengan 3,6 C yang

didapatkan dari kaitan . Kapasitas baterai didefinisikan sebagai

besarnya arus yang dikeluarkan baterai selama selang waktu tertentu.

Material Anoda (-) Katoda (+) Tegangan (V) Jenis

Zinc-Carbon Zn C 1,6 Primer

Alkaline Zn MnO2 1,5 Primer

Lithium-Carbon Li (CF)n 3,6 Primer

Lithium-Oxide Li CrO2 3,8 Primer

Mercury Oxide Zn HgO 1,3 Primer

Zinc-Air Zn O2 1,6 Primer

Silver-Oxide Zn Ag2O 1,8 Primer

Magnesium Mg MnO2 2,0 Primer

Ni-Cd Cd NiOOH 1,2 Sekunder

Lead Acid Pb PbO2 2,1 Sekunder

Ni-MH MH NiOOH 1,2 Sekunder

Ni-Zn Zn NiOOH 1,6 Sekunder

Ag-Zn Zn AgO 1,5 Sekunder

Li-ion C6 LiCoO2 3,7 Sekunder

9

Jika suatu sumber listrik memiliki arus listrik I (A), koefisien Peukert

dari bahan sebesar k (di mana ) dan digunakan selama

waktu t (jam), maka besarnya nilai kapasitas baterai secara matematis

dirumuskan oleh Hukum Peukert berikut (Quest, 2004).

Kapasitas baterai pun dapat dinyatakan dalam besaran energi (E)

yang bersatuan joule (J) atau watt-jam (Wh). Di mana 1 Wh setara

dengan 3,6 J, didapatkan dari kaitan . Besarnya energi dapat

diperkirakan dengan mengalikan kapasitas muatan (C) dengan tegangan

baterai (V), yang dirumuskan sebagai berikut.

2.2 Baterai Gadget Li-Ion

Baterai Li-ion (lithium ion) merupakan salah satu jenis baterai sekunder

isi ulang. Baterai Li-ion pertama kali ditemukan oleh Whittingham pada

tahun 1960. Baterai Li-ion merupakan jenis baterai yang paling populer untuk

peralatan elektronik mobile saat ini, karena memiliki kepadatan energi

terbaik, memiliki faktor kehilangan daya yang kecil dan tanpa memory effect

(Ladyada, 2013).

2.2.1 Konstruksi

Awal penemuannya, baterai Li-ion menggunakan titanium (II)

sulfida sebagai katoda dan lithium sebagai anoda. Kini, tiga elemen

yang berperan dalam proses discharge dan recharge yaitu elektroda

positif yang mengandung LiCoO2, elektroda negatif dari karbon grafit

(C6), dan separator dari lapisan tipis plastik yang dapat dilalui ion-ion.

Elektroda baterai Li-ion terbuat dari karbon dan oksida lithium. Bahan

pembuat anoda sebagian besar merupakan grafit, sedangkan katoda

dapat terbuat dari lithium kobalt oksida (LiCoO2), lithium besi fosfat

(LiFePO4) atau lithium oksida mangan (LiMn2O4). Elektrolit yang

umum digunakan adalah garam lithium, seperti lithium

10

(1)

(2)

hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4) atau

lithium perklorat (LiClO4) yang dilarutkan dalam pelarut organik

seperti etilen karbonat, dimetil karbonat atau berupa dietil karbonat

(Ladyada, 2013).

2.2.2 Sistem kerja

Dalam baterai Li-ion, ion litium bergerak dari elektroda negatif ke

elektroda positif saat dilepaskan, dan kembali saat diisi ulang. Pada

proses discharge (saat pemakaian), Li+ ion bergerak dari negatif ke

positif melalui separator, sehingga elektron bergerak dengan arah yang

sama. Aliran elektron inilah yang menghasilkan arus dan energi listrik.

Reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut.

Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat proses

discharging (penggunaan) adalah sebagai berikut.

Elektroda (+)

Elektroda (-)

Reaksi total

Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat proses

recharging (pengisian kembali) adalah sebagai berikut.

Elektroda (+)

Elektroda (-)

Reaksi total

dengan x adalah jumlah ion lithium yang berpindah.

11

Gambar 2.2 Skema elektrokimia baterai Li-ion.

Sumber: m.portal.paseban.com (2014)

Karakteristik kimiawi, kinerja, biaya dan jenis Li-ion cenderung

bervariasi. Barang elektronik mobile biasanya memakai Li-ion berbasis

lithium kobalt oksida (LiCoO2) yang memiliki kepadatan energi tinggi,

namun terkadang mudah meledak. Lithium besi fosfat (LiFePO4) dan

lithium mangan oksida (LiMn2O4) memiliki kepadatan energi yang

lebih rendah dari LiCoO2, tetapi lebih tahan lama dan keamanannya

lebih terjamin.

2.3 Power Bank Li-Po

Power bank adalah perangkat portabel charger yang berfungsi sebagai

penyimpan energi yang dapat digunakan untuk mengisi kembali baterai

lithium ion (Li-ion) pada gadget elektronik saat kondisi baterai lemah. Power

bank amat berguna jika pengguna sama sekali tidak menemukan terminal

listrik PLN untuk mengisi baterai gadget. Inovasi power bank memang

khusus diperuntukkan bagi orang-orang lapangan dan kalangan pelancong

yang gemar mengadakan perjalanan jauh. Bentuk dan ukurannya pun relatif

12

kecil, sehingga sangat mudah untuk diselipkan di antara barang bawaan atau

sekadar dimasukkan ke dalam saku pengguna.

Power bank mampu menyimpan energi dalam jumlah yang cukup

banyak, sehingga mampu digunakan untuk beberapa kali pengisian gadget,

tentunya tergantung pada kapasitas dan kualitasnya. Setelah energi dalam

power bank habis untuk mengisi baterai gadget, perangkat elektronik ini juga

harus diisi kembali melalui terminal listrik PLN. Power bank bisa digunakan

untuk berbagai jenis perangkat mobile yang menggunakan baterai Li-ion,

seperti mobile phone, smartphone, Blackberry, iPad, iPhone, e-book reader

dan gadget lainnya.

2.3.1 Konstruksi

Mayoritas power bank tersusun atas material Li-Po (lithium

polimer). Material Li-Po berasal dari Li-ion tetapi menggunakan

elektrolit berbasis polimer gel, sehingga disebut lithium polimer.

Baterai Li-Po berbeda dengan Li-ion. Li-Po tidak menggunakan cairan

sebagai elektrolit melainkan menggunakan elektrolit polimer kering

yang berbentuk seperti lapisan plastik film tipis. Lapisan film ini

disusun berlapis-lapis di antara anoda dan katoda yang mengakibatkan

pertukaran ion (Ladyada, 2013). Kelebihan baterai Li-Po selain ringan,

dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, serta tidak mudah

meledak seperti Li-ion. Kekurangannya yaitu aliran pertukaran ion yang

terjadi melalui elektrolit polimer kering cukup lemah dan cepat habis.

2.3.2 Sistem kerja

Prinsip kerja baterai Li-Po sama dengan baterai Li-ion, saat

digunakan ion lithium bergerak dari elektroda negatif ke elektroda

positif. Aliran ion akan berbalik saat baterai diisi ulang.

Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat

proses discharging (penggunaan) adalah sebagai berikut.

Elektroda (+)

Elektroda (-) ( )

Reaksi total ( )

13


proses recharging (pengisian kembali) adalah sebagai berikut.

Elektroda (+)

Elektroda (-) ( )

Reaksi total ( )

Gambar 2.3 Skema elektrokimia baterai Li-Po.

Sumber: che.psu.edu (2014)

Kapasitas power bank Li-Po dinyatakan dalam besaran C dengan

satuan mAh (mili Ampere per hour). Power bank yang beredar di

pasaran memiliki kapasitas yang bervariasi, mulai dari 1.000 hingga

25.000 mAh. Semakin besar kapasitasnya, maka frekuensi penggunaan

power bank akan semakin tinggi. Sebagai contoh hitungan kasar, power

bank berkapasitas 2.500 mAh dapat digunakan untuk mengisi baterai

gadget berkapasitas 1.250 mAh sebanyak dua kali. Walaupun pada

kenyataannya tidak demikian, dikarenakan beragam faktor yang

mempengaruhi proses pengisian.

Selain kapasitasnya, power bank juga harus mempunyai tegangan

output yang cukup untuk melakukan pengisian. Tegangan baterai

14

gadget pada umumnya 3,7 V dan standar tegangan power bank untuk

mengisi baterai gadget adalah 5 V. Jadi, idealnya sebuah power bank

harus mempunyai tegangan minimal sebesar 5 V. Walaupun pada

kenyataannya, sering terjadi penurunan tegangan dan kehilangan daya

akibat berbagai hal, yang turut mempengaruhi kapasitas efektif power

bank dalam mengisi baterai gadget.

Jika suatu power bank memiliki kapasitas tertulis sebesar

(mAh), tegangan output (V), tegangan standar minimal (5 V)

dan potensi kehilangan muatan sebesar (mAh), maka secara

matematis kapasitas efektif (mAh) power bank tersebut dapat

dihitung dengan formula berikut (Quest, 2004).

(

)

2.4 Baterai Ni-MH

2.4.1 Konstruksi

Baterai Ni-MH (nikel metal hidrida) merupakan pengembangan

baterai Ni-Cd (nikel kadmium) yang mampu menyimpan 40% energi

lebih banyak dibandingkan baterai Ni-Cd, dalam volume yang sama.

Kapasitasnya pun jauh lebih besar, mencapai 5000 mAh. Komponen

baterai Ni-MH menggunakan KOH sebagai elektrolit, Ni(OH)2 sebagai

elektroda positif dan elektroda negatifnya merupakan hidrogen dalam

struktur metal hidrida (Kopera, 2004).

2.4.2 Sistem kerja

Sistem kerja baterai Ni-MH sama seperti baterai elektrokimia

pada umumnya. Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi

saat proses discharging (penggunaan) adalah sebagai berikut.

Elektroda (+) ( )

Elektroda (-)

Reaksi total ( ) ( )

(3)

15


proses recharging (pengisian kembali) adalah sebagai berikut.

Elektroda (+) ( )

Elektroda (-)

Reaksi total ( ) ( )

Gambar 2.4 Skema elektrokimia baterai Ni-MH.

Sumber: pubs.rsc.org (2014)

Baterai Ni-MH rawan terhadap memory effect meski tidak sebesar

pada baterai Ni-Cd. Istilah memory effect mengacu pada peristiwa saat

daya baterai perlahan-lahan akan berkurang dan habis, walaupun baterai

tidak dipakai. Fenomena memory effect muncul biasanya diakibatkan

oleh baterai yang belum benar-benar habis dipakai, sudah diisi ulang.

Bila dilakukan berkali-kali baterai dapat kehilangan kapasitasnya dan

hanya mampu menampung sedikit daya saja sebelum dengan cepat

habis. Memory effect dapat dihilangkan dengan mengosongkan baterai

sampai habis sebelum mengisi ulang. Setiap 10-15 kali siklus isi ulang

baterai Ni-MH, baterai dikosongkan hingga habis sebelum diisi ulang.

Hal ini dilakukan untuk mengurangi potensi terjadiya memory effect

(Kopera, 2004).

16

2.5 Rangkaian Listrik Sederhana

Komponen elektronika dalam suatu rangkaian listrik terdiri dari

komponen penyuplai energi listrik (misalnya baterai) dan komponen

pengguna energi listrik (misalnya resistor). Arus listrik akan mengalir dalam

suatu rangkaian dengan syarat-syarat berikut: memiliki sumber tegangan

untuk membuat arus mengalir, memiliki komponen pengguna energi yang

disuplai sumber tegangan, serta merupakan rangkaian tertutup. Rangkaian

listrik menurut rangkaian komponen-komponennya terbagi menjadi dua jenis,

yakni rangkaian seri dan paralel (Halliday, dkk, 2004).

2.5.1 Rangkaian seri

Komponen-komponen listrik dirangkai seri saat komponen-

komponen tersebut dihubungkan secara berurutan dalam satu jalur yang

sejajar. Karakteristik rangkaian seri yaitu (Serway, dkk, 2004):

1. Arus listrik hanya memiliki satu jalur untuk mengalir. Hal ini berarti

arus listrik yang mengalir pada tiap komponen listrik dalam

rangkaian seri memiliki nilai yang sama besar.

2. Energi listrik yang diberikan sumber tegangan untuk membuat arus

mengalir, didisipasi oleh tiap hambatan pada rangkaian. Hal ini

berarti jumlah tegangan pada komponen listrik yang dirangkai seri

sama dengan tegangan pada sumber tegangan.

3. Karena hambatan total pada rangkaian seri merupakan jumlah dari

tiap hambatan pada rangkaian, maka rangkaian seri biasanya

ditujukan untuk memperbesar hambatan pada rangkaian.

2.5.2 Rangkaian paralel

Apabila komponen-komponen listrik dihubungkan pada dua titik

yang sama dalam rangkaian listrik, maka dapat dinyatakan bahwa

komponen-komponen listrik tersebut dirangkai secara paralel.

Karakteristik dari rangkaian paralel yaitu (Serway, dkk, 2004):

1. Tiap komponen terhubung pada dua titik yang sama dalam

rangkaian, sehingga nilai tegangan tiap komponen sama besar.

17

2. Arus total dalam rangkaian terbagi pada cabang-cabang paralel. Arus

total pada rangkaian merupakan jumlah arus yang mengalir pada tiap

percabangan.

3. Penambahan jumlah cabang paralel menyebabkan hambatan total

semakin kecil, sehingga rangkaian paralel ditujukan untuk

memperkecil hambatan.

2.6 Hambatan Dalam

Suatu sumber tegangan maupun sumber arus listrik tetap memiliki

hambatan di dalamnya, atau sering disebut sebagai hambatan dalam ( ). Jika

suatu rangkaian memiliki sumber tegangan ε (V), hambatan R (Ω), dan arus

listrik I (A), maka hambatan dalam (r) sumber tegangannya (misal baterai)

dapat dihitung melalui prinsip hukum arus Kirchhoff (Kirchhoff’s Current

Law) berikut (Halliday dkk, 2004).

Suku pertama tidak lain adalah besarnya beda potensial pada hambatan

variabel (tegangan jepit V) dan suku kedua merupakan besarnya beda

potensial pada hambatan dalam baterai, atau dapat ditulis sebagai berikut.

Gambar 2.5 Rangkaian listrik sederhana berhambatan dalam.

Sumber: Serway, dkk. (2004)

(4)

(5)

18

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Spesifikasi Produk

Prototipe Gama Powerbatik yang berhasil dibuat memiliki 5 buah

varian kapasitas, yakni 2.000, 2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh. Besarnya

kapasitas, tegangan dan arus output Gama Powerbatik tergantung pada

kualitas baterai Ni-MH yang digunakan. Hasil fisik prototipenya ditampilkan

pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1 (a) Prototipe Gama Powerbatik dan (b) penggunaannya.

Tampilannya cukup sederhana dengan ukuran fisik 65,0 mm 60,0

mm 20,0 mm. Secara fisik, kekurangannya terletak pada port USB yang

menonjol di luar badan utama. Bentuknya dapat disempurnakan dengan

memasukkan port USB ke dalam badan utama dan menggunakan wadah

baterai berisi empat buah baterai AA seri yang disusun bertingkat, tiap tingkat

terdiri atas dua baterai.

Supaya dapat digunakan untuk mengisi ulang baterai Li-ion gadget

sekaligus dapat diisi ulang dengan adaptor 5 V, maka besar tegangan Gama

Powerbatik harus di antara 3,7 V dan 5 V. Selain itu, arus outputnya pun

harus cukup besar, minimal 100 mA dan maksimal 1 A. Secara matematis,

semakin besar arus maka proses pengisian baterai gadget akan semakin cepat.

Hasil uji tegangan dan arus terhadap waktu, serta range tegangan dan arus

output Gama Powerbatik ditampilkan pada grafik berikut.

Gambar 4.2 Grafik tegangan listrik (V) Gama Powerbatik selama 120 menit

dengan variasi merk baterai Ni-MH.

Gambar 4.3 Grafik range tegangan listrik (V) Gama Powerbatik


23

Gambar 4.4 Grafik arus listrik (mA) Gama Powerbatik selama 120 menit


Gambar 4.5 Grafik range arus listrik (mA) Gama Powerbatik


24

Dari hasil uji tegangan, didapatkan bahwa besar tegangan listrik selama

120 menit cukup stabil, yakni antara 4,82 V hingga 4,84 V. Hal ini sesuai

dengan spesifikasi baterai Ni-MH di mana setiap sel baterai memiliki

tegangan 1,2 V. Hasil ini menunjukkan bahwa tegangan prototipe Gama

Powerbatik telah sesuai dengan yang diharapkan, yakni nilainya di antara

besar tegangan baterai gadget Li-ion (3,7 V) dan besar tegangan output

adaptor (5 V). Sehingga diprediksikan prototipe Gama Powerbatik ini dapat

mengalirkan arus ke baterai gadget (proses discharging) sekaligus dapat

dialiri arus dari adaptor (proses recharging).

Dari hasil uji arus output selama 120 menit, didapatkan bahwa nilai arus

output Gama Powerbatik berbanding terbalik dengan waktu. Range nilai arus

outputnya pun bervariasi tergantung karakteristik baterai Ni-MH yang

digunakan. Arus output yang dihasilkan dengan baterai Eneloop (2.000

mAh), Sanyo (2.700 mAh), Wpeak (2.800 mAH) dan Songpus (4.700 mAh)

nilainya di bawah 200 mA. Sementara prototipe dengan baterai Energizer

(2.300 mAh), Sony dan Philips (2.000 mAh) memiliki arus output di atas 200

mA. Bahkan, untuk baterai Sony mampu menghasilkan kuat arus yang cukup

stabil, antara 240 mA hingga 250 mA. Berikut spesifikasi umum Gama

Powerbatik yang berhasil dibuat.

Tabel 4.1 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.000 mAh.

Tampilan produk Dimensi (mm) (65,0 60,0 20,0) 0,5

Massa (g) 150 25

Merk baterai Eneloop/Sony/Philips

Tipe baterai 4 buah baterai AA Ni-MH

(V) rerata 4,8 0,5

(mA) rerata 251 5

(mAh) 2.000

Indikator On/Off LED Kuning

Corak Batik Batik Bakaran Pati

25




Massa (g) 150 25

Merk baterai Energizer


(V) rerata 4,8 0,5

(mA) rerata 241 5

(mAh) 2.300

Indikator On/Off LED Hijau

Corak Batik Batik Kembang Pekalongan


Massa (g) 150 25

Merk baterai Sanyo


(V) rerata 4,8 0,5

(mA) rerata 144 5

(mAh) 2.700

Indikator On/Off LED Merah

Motif Batik Batik Mega Mendung

26




Massa (g) 150 25

Merk baterai Wpeak


(V) rerata 4,8 0,5

(mA) rerata 163 5

(mAh) 2.800

Indikator On/Off LED Biru

Corak Batik Batik Surabaya


Massa (g) 150 25

Merk baterai Songpus


(V) rerata 4,8 0,5

(mA) rerata 186 5

(mAh) 4.700

Indikator On/Off LED Putih

Corak Batik Parang Rusak Barong

27

4.2 Hasil Uji Discharging

Uji discharging (penggunaan) Gama Powerbatik dilakukan terhadap

gadget dalam kondisi hidup tanpa aktivitas (stand by). Baterai Gama

Powerbatik dalam kondisi penuh digunakan untuk mengisi baterai gadget

tertentu hingga kapasitas baterai gadget penuh, kemudian Gama Powerbatik

tersebut digunakan kembali untuk mengisi gadget yang sama hingga

kapasitas Gama Powerbatik habis. Periode dan frekuensi pengisian baterai

gadget dicatat sebagai hasil. Hasil uji meliputi periode dan frekuensi

penggunaan Gama Powerbatik ditampilkan pada tabel berikut.

Tabel 4.6 Periode rata-rata pengisian baterai gadget (menit).

Tabel 4.7 Frekuensi rata-rata pengisian baterai gadget (kali).

Target Kapasitas Gama Powerbatik (mAh)

Gadget (mAh) 4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000

BB 8520 1.600 515’ 641’ 649’ 418’ 532’ 386’ 398’

Andromax-C 1.420 468’ 564’ 569’ 377’ 475’ 342’ 365’

N 6275i 1.150 379’ 464’ 464’ 305’ 382’ 277’ 295’

N 5530 1.110 365’ 442’ 442’ 293’ 371’ 266’ 285’

SE K610i 900 296’ 364’ 364’ 232’ 302’ 216’ 231’

N 1800 700 231’ 284’ 284’ 179’ 239’ 168’ 177’


Gadget (mAh) 4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000

BB 8520 1.600 2x 1x 1x 1x 1x 1x 1x

Andromax-C 1.420 2x 1x 1x 1x 1x 1x 1x

N 6275i 1.150 3x 2x 2x 1x 1x 1x 1x

N 5530 1.110 3x 2x 2x 1x 1x 1x 1x

SE K610i 900 3x 2x 2x 2x 2x 2x 2x

N 1800 700 3x 3x 3x 2x 2x 2x 2x

28

4.3 Hasil Uji Recharging

Periode rata-rata pengisian ulang Gama Powerbatik dengan

menggunakan charger NC-MQN09W ditampilkan pada Tabel 4.8 berikut.

Tabel 4.8 Periode rata-rata pengisian Gama Powerbatik (menit).

4.4 Analisis Nilai Ekonomi

Analisis nilai ekonomi dari segi biaya produksi per unit Gama

Powerbatik ditampilkan pada Tabel 4.9 berikut.

Tabel 4.9 Biaya produksi Gama Powerbatik per unit.

Sanyo

NCMQN09W

(300mA)

Merk baterai dan kapasitas Gama Powerbatik (mAh)

Songpus Wpeak Sanyo Energizer Eneloop Sony Philips

4.700 2.800 2.700 2.300 2.000

Periode 955’ 586’ 556’ 489’ 426’ 416’ 419’

Bahan Jumlah Harga

Box Baterai AA isi 4 seri 1 buah Rp 8.500,00

Resistor 100 1 buah Rp 50,00

LED 1 buah Rp 500,00

Port USB Female 1 buah Rp 7.500,00

Baterai AA Ni-MH 4 buah

Harga baterai terendah

Sanyo 2.700 mAh

Rp 20.000,00

Harga baterai tertinggi

Sony 2.000 mAh

Rp 136.000,00

a. Songpus 4.700 mAh Rp 50.000,00

b. Wpeak 2.800 mAh Rp 25.000,00

c. Sanyo 2.700 mAh Rp 20.000,00

d. Energizer 2.300 mAh Rp 116.000,00

e. Eneloop 2.000 mAh Rp 70.000,00

b. Sony 2.000 mAh Rp 136.000,00

c. Philips 2.000 mAh Rp 130.000,00

d. Hybrio 1.900 mAh Rp 58.000,00

TOTAL BIAYA PRODUKSI (per unit) Rp 16.550,00 + Harga Baterai

29

Berdasarkan tabel biaya produksi per unit Gama Powerbatik tersebut,

maka produk termurah yang berpotensi untuk dipasarkan adalah:

a. Gama Powerbatik 4.700 mAh, biaya produksi Rp 66.550,00.

b. Gama Powerbatik 2.800 mAh, biaya produksi Rp 41.550,00.

c. Gama Powerbatik 2.700 mAh, biaya produksi Rp 36.550,00.

Perbandingan kasar harga dan fitur antara Gama Powerbatik dengan

power bank yang beredar di pasaran disajikan pada Tabel 4.10 berikut.

Tabel 4.10 Perbandingan harga dan fitur power bank di pasaran.

Sumber: berbagai sumber (2014)

Keterangan:

1. Indikator on/off.

2. Indikator level baterai.

3. Port micro USB.

4. Port USB Female.

5. Auto shut off (penghenti arus otomatis).

6. Senter.

* Hanya biaya produksi

Merk Baterai (mAh) 1 2 3 4 5 6 Harga

Gama Powerbatik

Ni-MH 2.700 - - - - Rp 36.550,00*

Ni-MH 2.800 - - - - Rp 41.550,00*

Ni-MH 4.700 - - - - Rp 66.550,00*

Hyper Juice Nano Li-Ion 1.800 - Rp 349.000,00

Cozmo Mars Li-Ion 2.200 Rp 189.000,00

Forsta FT26C Li-Po 2.600 - - Rp 158.000,00

Lavios PB-216A Li-Po 2.600 - Rp 199.000,00

Super Power 202 Li-Po 2.600 - - - - Rp 66.000,00

Panasonic PB Li-Po 2.700 - - Rp 400.000,00

Bcare MP80 Li-Po 3.000 - - - Rp 150.000,00

SPC Power 03 Li-Po 3.000 - - - - Rp 62.500,00

Eser Eagle iG44W Li-Po 4.400 - - Rp 266.000,00

Aviiq Universal Li-Po 4.600 - Rp 594.900,00

iGo Power Trip Li-Po 4.700 - Rp 815.500,00

Vtorch Li-Po 5.000 - - - Rp 98.000,00

Vivan PB S-05 Li-Po 5.000 - Rp 204.900,00

30

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini di antaranya:

1. Inovasi Gama Powerbatik memanfaatkan baterai Ni-MH sebagai sumber,

berbeda dengan power bank pada umumnya yang menggunakan baterai

Li-Po. Rangkaian yang digunakan pun sederhana, sehingga murah

harganya. Terdiri atas 4 buah baterai AA Ni-MH (seri) yang diparalel

dengan lampu indikator (LED dan resistor) kemudian sebagai luaran

dihubungkan dengan port USB female. Skema rangkaian ditunjukkan pada

Gambar 3.1.

2. Spesifikasi Gama Powerbatik yang berhasil dibuat berdimensi 65 60

20 mm dengan tegangan ( ) rata-rata sebesar 4,8 0,5 V, arus output

( ) rata-rata antara 200-300 mA, memiliki 5 varian kapasitas (1.900,

2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh) serta dilengkapi dengan label produk

bercorak batik untuk setiap varian kapasitas. Frekuensi dan periode

penggunaan Gama Powerbatik bergantung pada kapasitas produk, arus

output produk serta kapasitas baterai gadget.

5.2 Saran

Beberapa saran penulis bagi pengembangan lanjutan di antaranya:

1. Produk Gama Powerbatik masih perlu banyak pengembangan untuk

memasuki dunia industri dan wirausaha, khususnya desain produk serta

fitur-fitur tambahan yang ditawarkan.

2. Inovasi Gama Powerbatik sangat sederhana. Sehingga jika dirasa tidak

layak untuk dikomersialisasikan, inovasi ini dimungkinkan untuk

disosialisasikan pada masyarakat, khususnya kawula muda.

3. Pihak pemerintah serta pihak terkait hendaknya dapat mendukung dan

mendorong pengembangan inovasi Gama Powerbatik, sehingga tidak

berhenti sebatas penelitian mahasiswa di laboratorium.

DAFTAR PUSTAKA

Halliday, David dkk. 2004. Fundamentals of Physics Extended 7th Edition. New

Jersey: John Wiley & Sons.

Hamilton, Scott. 2003. An Analog Electronics Companion: Basic Circuit Design

for Engineers and Scientists. Cambridge: Cambridge University Press.

Kopera, John. 2004. Inside the Nickel Metal Hydride Battery. Cobasys.

Ladyada. 2013. Li-Ion & LiPoly Batteries. Detroit: Adafruit Industries.

Mindshare. 2013. Getting Mobile Right. New York: Yahoo, Inc.

Mitchell, Colin. 2012. 30 LED Projects. Sydney: Talking Electronics.

Nielsen. 2013. The Mobile Consumer: A Global Snapshot Februari 2013. New

York: The Nielsen Company.

Nielsen. 2013. Indonesia Smartphone Consumer Insight. New York: The Nielsen

Company.

Quest. 2004. Harding Battery Handbook: Lithium Polymer. Harding Energy, Inc:

Norton Shores.

Ross, Dickon. 2010. Electronics for Dummies. Chichester: John Wiley and Sons.

Scherz, Paul. 2000. Practical Electronics for Inventors. New York: McGraw-Hill.

Serway, Raymond dkk. 2004. Physics for Scientists and Engineers. Stamford:

Thomson Brooks/Cole.

Spitzer, Cary R. 2001. The Avionics Handbook. Florida: CRC Press LLC.

www.che.psu.edu/ diakses pada 1 Februari 2014.

www.pubs.rsc.org/ diakses pada 1 Februari 2014.

www.lazada.co.id/beli-power-bank/ diakses pada 14 Maret 2014.

www.bhinneka.com/category/portabel_charger/ diakses pada 14 Maret 2014.

www.made-in-china.com diakses pada 14 Maret 2014.

www.mtgroupmt.com diakses pada 14 Maret 2014.

32

http://www.che.psu.edu/

http://www.pubs.rsc.org/

http://www.lazada.co.id/beli-power-bank/

http://www.bhinneka.com/category/portable_charger/

http://www.made-in-china.com/

http://www.mtgroupmt.com/

LAMPIRAN 1: Hasil Pengujian Tegangan ( )

Menit Tegangan ( )

4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000

0 4,85 4,94 4,92 4,9 4,95 5,02 4,89

5 4,85 4,94 4,92 4,9 4,95 5,02 4,89

10 4,85 4,92 4,91 4,88 4,92 4,9 4,87

15 4,85 4,9 4,9 4,85 4,9 4,88 4,84

20 4,84 4,9 4,85 4,82 4,88 4,86 4,82

25 4,82 4,86 4,84 4,83 4,85 4,86 4,82

30 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,86 4,82

35 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,86 4,82

40 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

45 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

50 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

55 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

60 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

65 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

70 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

75 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

80 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

85 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

90 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

95 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

100 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

105 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

110 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

115 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

120 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82

Rerata 4,8256 4,8492 4,852 4,838 4,8564 4,8616 4,8284

33

LAMPIRAN 2: Hasil Pengujian Arus Listrik Output ( )

Menit Arus Listrik Output ( )

4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000

0 305 301 194,7 320 280 299 302

5 280 262 183,5 300 250 285 271

10 260 238 179 290 210,9 268 265

15 240 212 175,6 280 208,1 261 259

20 230 192 172,7 268 200 259 252

25 220 177 171,7 262 198,1 258 248

30 200 167 169,5 256 195,8 255 251

35 190 164,5 166,2 250 194,2 252 247

40 185 161,9 165,3 240 193,5 248 249

45 182 159,5 162,2 241 192,1 248 246

50 175 157,7 160,4 239 190,3 248 247

55 172 155 157,2 234 188,1 246 245

60 174 152 139,5 236 185,4 245 244

65 168 150 129,6 234 184 247 242

70 165 147,4 128,5 232 181,2 244 237

75 162 144,5 130,7 229 178,8 244 234

80 160 141 120,4 227 175,5 243 230

85 157 138,4 114,5 222 174 242 218

90 159 132,1 121,9 220 172,2 242 216

95 153 128,1 118,5 217 170,4 245 218

100 149 123,6 110,7 214 168,2 246 214

105 145 120,1 118,3 213 164,1 242 212

110 145 116,2 109,5 210 160 241 207

115 142 117,5 114,7 200 155,2 240 205

120 139 117 100,2 198 151,2 241 210

Rerata 186,28 163,02 144,6 241,28 188,852 251,56 238,76

34

LAMPIRAN 3: Hasil Uji Periode & Frekuensi Proses Discharging


Gadget (mAh) 4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000

BB 8520 1.600

512’ 640’ 644’ 417’ 533’ 380’ 400’

523’ *635’ *648’ *420’ *528’ *386’ *395’

*510’ *648’ *655’ *418’ *535’ *392’ *399’

Andromax-C 1.420

460’ 568’ 567’ 370’ 473’ 340’ 362’

476’ *560’ *568’ *379’ *479’ *348’ *363’

*467’ *566’ *573’ *382’ *473’ *340’ *370’

N 6275i 1.150

372’ 460’ 456’ 300’ 383’ 276’ 293’

388’ 466’ 450’ *305’ *380’ *280’ *298’

378’ *465’ *462’ *312’ *382’ *275’ *295’

N 5530 1.110

360’ 444’ 445’ 289’ 370’ 266’ 283’

369’ 440’ 442’ *293’ *373’ *263’ *289’

365’ *443’ *448’ *298’ *371’ *268’ *282’

SE K610i 900

290’ 360’ 355’ 233’ 300’ 211’ 229’

295’ 367’ 362’ 234’ 305’ 216’ 232’

304’ *365’ *358’ *230’ *302’ *221’ *231’

N 1800 700

227’ 282’ 280’ 176’ 233’ 165’ 170’

229’ 281’ 278’ 182’ 245’ 168’ 178’

238’ 290’ 295’ *179’ *239’ *171’ *183’

Keterangan: * diuji setelah proses isi ulang kembali (recharging).

35

LAMPIRAN 4: Hasil Uji Periode Proses Recharging

LAMPIRAN 5: Dokumentasi

Sanyo

NCMQN09W

(300mA)

Merk baterai dan kapasitas Gama Powerbatik (mAh)

Songpus Wpeak Sanyo Energizer Eneloop Sony Philips

4.700 2.800 2.700 2.300 2.000

Periode 1 954’ 582’ 552’ 485’ 421’ 415’ 420’

Periode 2 960’ 590’ 555’ 492’ 430’ 420’ 421’

Periode 3 950’ 585’ 560’ 490’ 426’ 412’ 415’

36

[skripsi] gama powerbatik: inovasi power bank murah berbasis baterai isi ulang ni-mh (nikel metal...

Documents