SEL VOLTA DAN SEL GALVANI
Penemuan bahwa reaksi kimia dapat menghasilkan energi listrik oleh Alessandro Volta (1745-1827) berdasarkan eksperimen Luigi Galvani (1737-1798). Rangkaian alat yang menghasilkan arus listrik dari reaksi kimia selanjutnya disebut sel Volta. Reaksi kimia tersebut hanya terjadi pada reaksi redoks yang berlangsung spontan.
Sel volta atau sel galvani adalah suatu sel elektrokimia yang terdiri atas dua buah elektrode yang dapat menghasilkan energi listrik akibat terjadinya reaksi redoks secara spontan pada kedua elektroda tersebut.
A. SEL VOLTA
1. Deret Volta
a. Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
b. Semakin ke kanan, semakin mudah direduksi dan sukar di oksidasi.
c. Semakin ke kiri semakin mudah dioksidasi dan sukar direduksi.
2. Prinsip Kerja
a. Terdiri atas elektrode dan elektrolit yang dihubungkan dengan sebuah jembatan garam.
b. Pada anode terjadi reaksi oksidasi dan pada katode terjadi reaksi reduksi.
c. Arus elektron mengalir dari katode ke anode.
d. Arus listrik mengalir dari katode ke anode.
e. Adanya jembatan garam untuk menyetimbangkan ion-ion dalam larutan.
f. Terjadi perubahan energi : Energi kimia menjadi energi listrik
Sel volta mempunyai elektroda logam yang dicelupkan ke dalam larutan garamnya.
3. Macam-macam Sel Volta
a. Aki
Aki adalah jenis battery yang banyak digunakan untuk kendaraan bermotor. Aki menjadi pilihan praktis karena dapat menghasilkan listrik yang cukup besar dan dapat di isi kembali. Sel aki terdiri atas anode Pb (Timbel = timah hitam) dan katode PbO2 (Timbel(IV) Oksida). Keduanya merupakan zat padat yang dicelupkan dalam asam sulfat. Kedua eletrode tersebut juga hasil reaksinya tidak larut dalam asam sulfat, sehingga tidak diperlukan jembatan garam. Tiap sel aki mempunyai beda potensial kurang lebih 2V. Aki 12V terdiri atas 6 sel yang dihubungkan seri.
Aki dapat di isi kembali karena hsil-hasil reaksi pengosongan aki tetap melekat pada kedua elektrode. Pengisian aki dilakukan dengan membalik arah aliran elektron pada kedua elektrode. Pada pengosongan aki, anode (Pb) mengirim elektron pada katode, sebaliknya pada pengisian aki elektrode Pb dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus sehingga PbSO4 yang terdapat pada elektrode Pb itu direduksi. Sementara itu PbSO4 yang terdapat pada elektrode PbO2 mengalami reaksi oksidasi membentuk PbO2.
Reaksi penggunaan aki :
Anode : Pb + SO42- --> PbSO4 + 2e
Katode : PbO2 + SO42-+ 4H++ 2e --> PbSO4 + 2H2O
Reaksi Sel : Pb + SO42- + PbO2 + 4H+ --> 2PbSO4 + 2H2O
Reaksi Pengisian Aki : 2PbSO4 + 2H2O --> Pb + 2SO42- + PbO2 + 4H+
b. Battery
Baterai pertama diciptakan oleh Alessandro Volta pada tahun 1800. Untuk membuat baterai-nya, ia membuat tumpukan oleh lapisan bergantian seng, kertas isap direndam dalam air garam, dan perak. Pengaturan ini dikenal sebagai tumpukan volta. Bagian atas dan bawah lapisan tumpukan logam harus berbeda. Jika Anda melampirkan sebuah kawat ke atas dan bawah dari tumpukan, Anda dapat mengukur tegangan dan arus dari tumpukan. Tumpukan dapat ditumpuk setinggi yang Anda suka, dan setiap lapisan akan meningkatkan tegangan dengan jumlah yang tetap.
Pada 1800-an, sebelum penemuan generator listrik (generator tidak diciptakan dan disempurnakan sampai tahun 1870-an), maka sel Daniell adalah sangat umum untuk mengoperasikan Telegraf dan bel pintu. Daniell sel yang juga dikenal dengan tiga nama lain :
- Crowfoot sel (karena bentuk khas elektroda seng)
- Gravity sel (karena gravitasi dua sulfat terpisah)
- Wet sel (karena menggunakan cairan untuk elektrolit, sebagai lawan dari sel kering modern).
Sebuah baterai pada dasarnya adalah bisa penuh bahan kimia yang memproduksi elektron. Reaksi kimia yang memproduksi elektron disebut reaksi elektrokimia. Pada artikel ini, Anda akan mempelajari semua tentang baterai - konsep dasar di tempat kerja, kimia yang sebenarnya terjadi di dalam baterai diisi ulang versi, bagaimana masa depan untuk baterai dan kemungkinan sumber-sumber daya yang dapat menggantikan mereka.
Jika anda melihat ada baterai, Anda akan melihat bahwa ia mempunyai dua terminal. Satu terminal bertanda (+), atau positif, sedangkan yang lain ditandai (-), atau negatif. Dalam AA, C atau D sel (normal senter baterai), ujung-ujung baterai terminal. Pada aki mobil yang besar, ada dua posting yang berat memimpin bertindak sebagai terminal. Elektron dikumpulkan pada terminal negatif baterai. Jika Anda menyambungkan kabel antara terminal positif dan negatif, maka elektron akan mengalir dari negatif ke terminal positif secepat mereka dapat (dan memakai baterai keluar dengan sangat cepat - ini juga cenderung berbahaya, terutama dengan baterai besar, jadi ini bukan sesuatu yang Anda ingin lakukan). Biasanya, Anda menghubungkan beberapa jenis beban ke baterai menggunakan kawat. Beban mungkin sesuatu seperti bola lampu, sebuah motor atau sebuah sirkuit elektronik seperti radio.
Di dalam baterai itu sendiri, reaksi kimia menghasilkan elektron. Kecepatan produksi elektron oleh reaksi kimia ini (internal baterai perlawanan) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir antara terminal. Elektron mengalir dari baterai ke kawat, dan harus perjalanan dari negatif ke terminal positif untuk reaksi kimia berlangsung. Itulah sebabnya mengapa baterai dapat duduk di rak selama satu tahun dan masih memiliki banyak kekuatan - kecuali elektron yang mengalir dari negatif ke terminal positif, reaksi kimia tidak terjadi. Setelah Anda menghubungkan kawat, reaksi dimulai. Kemampuan untuk memanfaatkan reaksi semacam ini.
Dalam battery, reaksi elektrokimia terjadi seperti yang dijelaskan pada halaman sebelumnya. Reaksi ini bergerak elektron dari satu kutub ke yang lain. Yang sebenarnya digunakan logam dan elektrolit mengontrol tegangan dari baterai - masing-masing reaksi yang berbeda memiliki karakteristik tegangan. Sebagai contoh, inilah yang terjadi dalam satu sel dari mobil baterai timbal-asam:
- Sel memiliki satu piring terbuat dari timah dan piring lain terbuat dari timah dioksida, dengan asam sulfat kuat elektrolit di mana pelat terbenam.
- Lead mengkombinasikan dengan SO4 (sulfat) untuk menciptakan PbSO4 (lead sulfat), ditambah satu elektron.
- Lead dioksida, ion hidrogen dan ion SO4, ditambah elektron dari pelat timah, membuat PbSO4 dan air di dioksida memimpin piring.
- Ketika baterai pembuangan, kedua pelat membangun membangun PbSO4 dan air di asam. Karakteristik tegangan sekitar 2 volt per sel, jadi dengan menggabungkan enam sel Anda mendapatkan 12-volt baterai.
Sebuah baterai timbal-asam memiliki fitur bagus - benar-benar reaksi reversibel. Jika Anda menerapkan arus ke baterai pada tegangan yang tepat, memimpin dan memimpin bentuk lagi dioksida pada pelat sehingga Anda dapat menggunakan kembali baterai berulang-ulang. Dalam baterai karbon seng, tidak ada cara mudah untuk membalikkan reaksi karena tidak ada cara mudah untuk mendapatkan gas hidrogen kembali ke dalam elektrolit.
Baterai Modern Kimia
Baterai modern menggunakan berbagai bahan kimia untuk kekuasaan reaksi mereka. Khas baterai kimia meliputi:
- Seng-karbon baterai - Juga dikenal sebagai standar baterai karbon, seng-karbon kimia yang digunakan dalam semua murah AA, C dan D kering-sel baterai. Elektroda adalah seng dan karbon, dengan pasta asam di antara mereka yang berfungsi sebagai elektrolit. Battery kering ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866. Sel leclanche terdiri atas suatu silinder zink yang berisi pasta dari campuran batu kawi, salmiak, karbon dan sedikit air (jadi sel ini tidak 100% kering) zink berfungsi sebagai anode sedangkan sebagai katode digunakan elektrode inert, yaitu grafit, yang di celupkan di tengah-tengah pasta. Pasta itu sendiri berfungsi sebagai oksidator. Potensial suatu sel leclanche adalah 1,5 volt. Sel ini kadang disebut sel kering asam karena adanya NH4Cl yang bersifat asam. Sel leclenche tidak dapat di isi ulang.
Persamaan reaksinya :
Katode : 2MnO2 + 2H+ + 2e --> Mn2O3 + H2O
Anode : Zn --> Zn2+ + 2e
Reaksi sel : 2MnO2 + 2H+ + Zn --> Mn2O3 + H2O + Zn2
Alkaline baterai
- Alkali kimia umum digunakan dalam baterai Duracell dan Energizer, elektroda adalah seng dan mangan-oksida, dengan elektrolit basa. Baterai kering jenis alkalin pada dasarnya sama dengan sel Leclanshe, tetapi bersifat basa karena menggunakan KOH menggantikan NH4Cl dalam pasta. Potensial dari baterai alkkalin juga sebesar 1,5 Volt, tapi baterai ini dapa bertahan lebih lama.
- Baterai Lithium-iodida - Lithium-iodida kimia yang digunakan dalam alat pacu jantung dan mendengar pembantunya karena kehidupan mereka yang panjang. Baterai litum telah mengalami berbagai penyempuranaan. Baterai litum yang kini banyak di gunakan adalah baterai litium-ion. Baterai litum ion tidak menggunakn logam litium, tetapi ion litium. Ketika ion litum digunakan, ion litum berpindah dari satu elektrode ke elektrode lainnya melalui suatu elektrolit. Ketika di Charge, aliran ion litium dibalik.
- Lead-asam baterai - Lead-asam kimia yang digunakan dalam mobil, elektroda terbuat dari timah dan timah oksida dengan asam kuat elektrolit (dapat diisi ulang).
Baterai nikel-kadmium
-Elektroda nikel-hidroksida dan kadmium, dengan potasium hidroksida sebagai elektrolit (diisi ulang).
Reaksi sel:
Anode: Cd(s) + 2OH-(aq) --> Cd(OH)2(s) + 2e
Katode: NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e --> Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)
Cd(s) + NiO(s) + 2H2O(l) --> Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
Nickel-metal hidrida baterai
-Baterai ini dengan cepat menggantikan nikel-kadmium karena tidak menderita dari efek memori yang nikel-cadmiums lakukan (diisi ulang).
Lithium-ion battery
- Dengan kekuatan yang sangat baik-to-weight ratio, hal ini sering ditemukan pada laptop high-end komputer dan telepon seluler (diisi ulang).
- Seng-udara baterai - baterai ini ringan dan dapat diisi ulang.
- Seng-raksa oksida baterai - Ini sering digunakan dalam sidang-bantu.
- Silver-zinc baterai - Ini digunakan dalam aplikasi penerbangan karena kekuasaan -to-weight ratio yang baik.
- Baterai Perak oksida - Baterai perak oksida banyak digunakan sebagai baterai kecil yang banyak digunakan pada arloji, kalkulator, dan berbagai jenis alat elektronik lainnya.
Reaksi elektrodenya:
Anode: Zn(s) + 2OH-(aq) --> Zn(OH)2(s) + 2e
Katode : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e --> 2Ag(s) + 2OH-
C. Sel Bahan Bakar
Sel Bahan bakar merupakan sel Galvani dengan pereaksi – pereaksinya (oksigen dan hidrogen) dialirkan secara kontinyu ke dalam elektrode berpori. Sel ini terdiri atas anode dari nikel, katode dari nikel oksida dan elektrolit KOH.
Reaksi yang terjadi :
Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq) → 4H2O(l) + 4e
Katode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e → 4OH-(aq)
Reaksi Sel : 2H2(g) + O2 → 2H2O(l)
Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam sebagai berikut.
1. Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, titrasi, kelarutan garam dan sebagainya.
2. Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor dan kalkulator.
B. SEL GALVANI
Sebuah sel galvani terdiri dari dua setengah sel, masing-masing terdiri dari sebuah elektrode dan sebuah elektrolit. Kedua elektrolit dihubungkan dengan suatu jembatan garam. Jika elektrode dihubungkan dengan kawat, elektron akan mengalir menurut arah yang ditunjukkkan. Gerak elektron dalam kawat menunjukkan bahwa suatu arus listrik mengalir. Secara listrik, arah aliran elektron bergantung pada tanda selisih potensial antara elektrode, elektron akan mengalir dari elektrode negatif lewat kawat ke elektrode positif. Ciri khas dar sel galvani adalah energi bebas yang diubah menjadi energi listrik. Jika pada sel elektrokimia perubahan reaksi terjadi karena potensial elekrik yang timbul mendorong reksi kimia tidak spontan menggantikan potensial elektrik yang melintasi elektrode maka pada sel galvani yang terjadi kebalikannya. Pada sel galvani, aliran elekron di proodksi sebagai hasil dari reaksi spontan oksidasi-reduksi.
C. NOTASI SEL
Pada notasi sel, bagian kanan menyatakan katode ( yang mengalami reduksi), dan bagian kiri menyatakan anode ( yangmengalami oksidasi ). Pemisahan oleh jembatan garam dinyatakan oleh II sedangkan batas fasa dinyatakan I .
Contoh :
Tuliskan notasi sel untuk reaksi
Cu2+ +Zn => Cu + Zn 2+
Maka notasi selnya : Zn I Zn 2+ II Cu2+ I Cu
SEL ELEKTROLISIS
Kita telah mengetahui bahwa larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik. Hantaran listrik melalui larutan disertai suatu reaksi disebut elekrolisis. Reaksi elektrolisis tergolong reaksi redoks tidak spontan. Reaksi itu dapat berlangsung karena pengaruh energi listrik. Jadi, pada elektrolisis terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.
Elektron (listrik) memasuki larutan melaui kutub negatif (katode). Spesi tertentu dalam larutan menyerap elektron dari katode dan mengalami reduksi. Smentara itu, spesi lain melepas elektron di anode dan mengalami oksidasi. Jadi, sama seperti sel volta, reaksi di katode adalah reduksi, sedangkan reaksi di anode adalah oksidasi. Akan tetapi, muatan elektrodenya berbeda. Pada sel volta, katode bermutan positif, sedangkan anode bermuatan negatif. Pada sel elektrolisis katode bermuatan negatif, sedangkan anode bermuatan positif.
A. Bagan Reaksi-Reaksi elektrolisis
Reaksi Pada Katode Reaksi pada Anode
- Ion logam aktif (golongan IA, IIA, Al, dan Mn) yang tereduksi adalah air.
2H2O + 2e 2OH- + H2
- Kation lainnya yang tereduksi adalah kation itu sendiri
Lx+ (aq) + Ne L (s)
- Ion H+ dari asam direduksi menjadi gas hidrogen (H2).
2H+ + 2e H2
- Jika yang dielektrolisis adalah leburan (cairan) elektrolit tanpa air, maka akan diperoleh logam endapan pada permukaan katode (reaksi pada point 2).
- Ion-ion yang mengandung atom dengan bilangan oksidasi maksimum, misalnya SO42- atau NO3- yang teroksidasi adalah air.
2H2O 4H+ + 4e + O2
- Ion-ion halida (X-),dioksidasi menjadi halogen (X2).
2X- X2 + 2e
- Ion OH- dari basa dioksidasi menjadi gas oksigen (O2)
- 4OH- 2H2O + 4e + O2
- Pada proses penyepuhan dan pemurnian logam, maka yang dipakai sebagai anode adalah suatu logam (buka Pt, C, Au), sehingga anode (logam) mengalami oksidasi dan larut
B. Reaksi Pada Leburan Dan Larutan
1. Reaksi pada Leburan Plumbun (II) Bromida
2. Reaksi Pada Larutan KI dengan Elektrode Grafit (C)
Pada elektrolisis larutan KI terbentuk gas hidrogen di katode dan iodin di anode; larutan disekitar katode bersifat basa. Hasil-hasil itu dapat dijelaskan sebagai berikut. Dalam larutan KI terdapat tiga jenis spesi, yaitu ion K=, ion I-, dan molekul air. Kemungkinan reaksi yang terjadi di katode adalah reduksi ion K+ atau reduksi air.
K+(aq) + e K(s) Eo = -2,92 V
2H2O(l) + 2e 2OH-(aq) + H2(g) Eo = -0,83 V
Oleh karena potensial reduksi air lebih besar maka reduksi air lebih mudah berlangsung. Sementara itu, kemungkinan reaksi yang terjadi di anode adalah oksidasi ion I- atau oksidasi air.
2I-(aq) I2(s) + 2e Eo = -0,54 V
2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e Eo = -1,23 V
Oleh karena potensial oksidasi ion I- lebih besar maka oksidasi ion I- lebih mudah berlangsung. Jadi pada eleketrolisis larutan KI terjadi reaksi yang menghasilkan H2, OH-, dan I2 sesuai pengamatan.
KI (aq) K+(aq) + I-(aq)
Katode : 2H2O(l) + 2e 2OH-(aq) + H2(g)
Anode : 2I-(aq) I2(s) + 2e
2H2O(l) + 2I-(aq) 2OH-(aq) + H2(g) + I2(s)
Reaksi rumus : 2H2O(l) + 2KI(aq) 2KOH(aq) + H2(g) + I2(s)
C. Kegunaan Sel Elektrolisis
1. Melalui proses elektrolisis, kita dapat memperoleh unsur-unsur logam, halogen-halogen, gas hidrogen, dan gas oksigen.
Sebagai contoh marilah kita tinjau hasil-hasil elektrolisis larutan NaCl
2NaCl (aq) 2Na+ (aq) + 2Cl- (aq)
2H2O (l) + 2e 2OH- (aq) + H2 (g)
2Cl- (aq) Cl2 (g) + 2e
2NaCl (aq) + 2H2O (l) 2NaOH (aq) + H2 (g) + Cl2 (g)
Gas H2 terbentuk di katode, gas Cl2 terbentuk di anode, dan pada larutan sisa kita peroleh NaOH.
2. Melalui proses elektrolisis, kita dapat menghitung konsentrasi ion logam dalam suatu larutan. Ion logam diendapkan sebagai logamnya pada kaode. Dengan menghitung pertambahan berat katode, kita dapat menentukan konsntrasi ion logam dalam larutan semula.
3. Salah satu proses elektrolisis yang populer adalah penyepuhan (electroplating), yaitu melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain. Contoh proses penyepuhan sendok aluminium oleh perak.
4. Proses elektolisis juga dipakai pada pemurnian suatu logam, misalnya tembaga. Untuk membuat kabel-kabel listrik diperlukan logam tembaga yang betul-betul murni, sebab pengotoran sekecil apapun dapat mengurangi konduktivitas kabel tersebut.
TEORI ION FARADAY
Seorang ahli sains (Michael Faraday) (1791 - 1867) membuat kajian terhadap elektrolisis bahan lebur dan larutan elektrolit pada tahun 1834. beliau menyatakan bahawa :
1. Arus elektrik di dalam leburan atau larutan elektrolit dibawa oleh atom bercas.
2. Atom bercas itu dikenali sebagai ion,
3. Ion-ion membawa cas negatif atau positif.
4. Ion-ion positif akan tertarik kepada katod, manakala ion-ion negatif tertarik kepada anode apabila arus listrik mengalir.
Bergaul dengan Baterai Litium-ion (Bagian 1)
Kata Kunci: Baterai Litium, baterai nikel-metal hydride, fuel cells
Ditulis oleh Dedy Eka Priyanto pada 16-02-2010
Dewasa ini baterai menjadi barang yang tidak bisa dilepaskan dalam kehidupan sehari-hari kita. HP, digital kamera, laptop, bahkan Robot dan belakangan ini mobil hybrid, kesemuanya memerlukan baterai sebagai sumber penggerak. Harapan baterai untuk menjadi salah satu sumber energi masa depan, sangat lah tinggi.
Diantara banyak jenis baterai, baterai litium-ion lah yang mendapat perhatian utama. Selain memiliki daya yang tinggi, baterai ini ringan, dan bisa dipakai berkali-kali.
Bateri litium-ion tanpa cairan sebagai bahannya, pertama kali dikembangkan oleh ilmuwan Jepang, Yoshino Akira, yang memadukan karbon, litium dan polimer sebagai anoda. Dan di tahun 1991 untuk pertama kalinya baterai litium-ion diproduksi secara massal oleh Sony Corp berkerja sama dengan Asahi Kasei Corp. Sejak saat itu dan hingga saat ini, baterai litium-ion terus berkembang pesat terutama sebagai sumber energi pada hp dan komputer.
Seiring dengan perkembangan teknologi komputer, hp, dan belakangan ini mobil hybrid yang begitu cepat dan memerlukan daya yang tinggi, sehingga diperlukan baterai litium yang mampu menghasilkan energi lebih tinggi.
Selain itu, tentu kita masih ingat dengan peristiwa terbakarnya hp motorola yang menciderai pemiliknya. Sehingga tidak hanya energi yang tinggi, namun keamanan dan tentunya harga yang murah pun menjadi faktor yang sangat penting bagi pengembangan teknologi baterai litium-ion ini.
Prinsip kerja dari baterai Litium-ion
Memperlihatkan perbandingan 3 jenis baterai yang menjadi perhatian saat ini. Yaitu, fuel cells, baterai nikel-metal hydride dan baterai litium-ion. Terlihat pada table, ketiga jenis baterai ini sama-sama memanfaatkan reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) pada kedua elektroda untuk menghasilkan listrik.
Fuel cells memanfaatkan reaksi antara hydrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik. Voltase yang dihasilkan, secara teoritis 1.23 V, namun pada kenyataannya hanya menghasilkan dibawah 1.0 V. Sedangkan baterai nikel-metal hydride, menggunakan material penyimpan hydrogen sebagai anoda, dan nikel hidroksida sebagai katoda. Baterai ini mampu menghasilkan 1.32 V.
a) Fuel cells
Katoda H2O ↔ 2H+ +1/2O2 + 2e-
Anoda 2H+ + 2e- ↔ H2
Reaksi keseluruhan H2O ↔ H2 +1/2O2
Elektroda : C/Pt , voltase : (teori 1.23 V, kenyataannya ~1.0 V)
b) Baterai Nickel-Metal hydride
Katoda NiII(OH)2 + OH- ↔ NiIIIOOH + H2O + e-
Anoda M + H2O + e- ↔ MH + OH-
Reaksi keseluruhan NiII(OH)2 + M ↔ NiIIIOOH + MH
Larutan elektrolit : KOH, voltase : 1.32V
c) Baterai Litium-ion
Katoda LiCOIIIO2 ↔ CoIVO2 + Li+ + e-
Anoda Li+ +e- ↔ Li
Reaksi keseluruhan LiCOIIIO2 ↔ Li + CoO2
Larutan elektrolit : LiPF6 (larutan karbonat), voltase : 3.70V
Diantara ketiga jenis baterai ini, baterai litium-ion lah yang menghasilkan voltase tertinggi, 2 kali lipat dari yang dihasilkan baterai nickel-metal hydride. Baterai litium menggunakan komposit berstruktur layer, Litium Cobalt Oxide (LiCoO2), sebagai katoda, dan material karbon (dimana litium disisipkan diantara lapisan karbon) sebagai anoda.
Susunan struktur dari baterai litium-ion bisa dilihat di gambar 1. Baterai litium ion sendiri terdiri atas anoda, separator, elektrolit, dan katoda. Pada katoda dan anoda umumnya terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian material aktif (tempat masuk-keluarnya ion litium) dan bagian pengumpul elektron (collector current).
Proses penghasilan listrik pada baterai litium-ion sebagai berikut: Jika anoda dan katoda dihubungkan, maka elektron mengalir dari anoda menuju katoda, bersamaan dengan itu listrik pun mengalir. Pada bagian dalam baterai, terjadi proses pelepasan ion litium pada anoda, untuk kemudian ion tersebut berpindah menuju katoda melalui elektrolit. Dan di katoda, bilangan oksidasi kobalt berubah dari 4 menjadi 3, karena masuknya elektron dan ion litium dari anoda. Sedangkan proses recharging/pengisian ulang, berkebalikan dengan proses ini.
Dari berbagai banyak jenis logam, kenapa litium yang sangat menjanjikan untuk anoda? Litium memiliki nilai potensial standar paling negatif (-3.0 V), paling ringan (berat atom:6.94 g), sehingga bila dipakai untuk anoda dapat menghasilkan kapasitas energi yang tinggi.
Gambar 1. Struktur Baterai Litium-ion (Chemistry Today 2009, 463, pg 21, dengan perubahan)
Berikut ini cara menghitung nilai teori dari kepadatan energi yang dihasilkan oleh baterai litium ion. Jika menggunakan logam litium pada anoda, maka dari 1 kg logam litium dapat menghasil kapasitas energi per 1 kg massa sebesar (Coulumb/second = Ampere) :
Bila dikalikan dengan potensial standar litium (3 V), menjadi 11583 W h/kg (W=Watt, h=hours). Sedangkan bila menggunakan senyawa karbon sebagai anoda, dan dianggap satu unit grafit ( 6 atom karbon) mampu menampung 1 atom litium, maka setiap 1 kg anoda secara teori memiliki kepadatan energi 339 A h/kg.
Sama halnya dengan anoda, kapasitas energi pada katoda bisa dihitung dengan cara yang sama. Untuk LiCoO2, secara teori memiliki kepadatan energy 137 Ah/kg. Dengan mengetahui berat molekul dari material elektroda (disebut juga material aktif) dan setiap molekulnya berapa banyak elektron yang keluar masuk, nilai teori dari kepadatan energi dapat dihitung.
Karakteristik masing-masing bagian baterai litium ion
Anoda
Seperti yang sudah dijelaskan diawal, anoda terdiri dari 2 bagian yaitu bagian pengumpul elektron dan material aktif. Untuk bagian pengumpul elektron biasanya menggunakan lapisan film tembaga, selain stabil (tidak mudah larut), harganya pun murah. Sedangkan pada bagian material aktif, tidak menggunakan logam litium secara langsung, namun menggunakan material karbon (LiC6).
Hal ini dikarenakan, sulitnya mengkontrol reaksi litium pada permukaan elektroda bila memakai logam litium secara langsung. Material LiC6 adalah grafit dimana disetiap layer/lapisan disisipkan logam litium. Kepadatan energinya dari material ini berkisar 339~372 A h/kg.
Namun salah satu kelemahan utama pada material karbon ini, adalah terjadi irreversible capacity. Yaitu, jika baterai dialiri listrik dari luar untuk pertama kalinya dari keadaan kosong, maka ketika digunakan besar kapasitas/energi yang dilepas tidak sama ketika proses pengisian. Hal ini dikarenakan terbentuknya gas pada anoda, sehingga menghalangi pelepasan ion litium. Namun hal ini dapat dicegah dengan menambahkan zat adiktif seperti vinylene carbonate ke dalam larutan elektrolit [1].
Selain material karbon, material berbahan dasar silikon dan Sn merupakan kandidat besar untuk menjadi material anoda masa depan. Li4.4Si dilaporkan memiliki kepadatan energy 4140 A h/kg, 8 kali lipat lebih tinggi dibanding LiC6. Sedangkan Li4.4Sn memeliki kepadatan energy 992 A h/kg. Walaupun memiliki kepadatan energy yang tinggi, material ini memiliki siklus pemakaian yang sedikit (tidak bisa dipakai berulang-ulang) akibat dari perubahan volume material yang signifikan dan terjadinya perubahan fase. Dengan memadukan silikon-karbon, atau komposit silikon (campuran dengan Cu, Sn, Zn, dan Ti) dilaporkan dapat meningkatkan siklus pemakaian anoda [2-3].
Kunci dari pengembangan anoda ini adalah tidak hanya pada kepadatan energi yang tinggi namun juga siklus pemakaian (cyclability). Seperti Li4Ti5O12/C, walaupun hanya memiliki kepadatan energy 145 Ah/kg pada suhu 5C, namun bisa dipakai 500 kali siklus dengan kepadatan energy 142 Ah/kg dan menghasilkan potensial yang tinggi 1.5 V [4]. Ditambah dengan keamanan material ini yang tinggi, material ini bukan tidak mungkin dipakai sebagai anoda baterai litium-ion untuk mobil masa depan.
Macam-Macam Sel Galvani
A. BATERAI KERING
Baterai kering (sel Lechlance) terdiri atas suatu silinder seng sebagai anode dan batang karbon sebagai katode. Silinder diisi pasta yang terdiri atas campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), sedikit air, dan di tengah pasta itu diletakkan batang karbon. Karena karbon merupakan electrode inert(sukar bereaksi), pasta berfungsi sebagai oksidator(katode). Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.
Anode :Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Katode :2 MnO2(s) + 2 NH4- (aq) + 2e- → Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l)
+
Redoks :Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) → Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)
Selanjunya, Zn dan NH3 membentuk ion kompleks [Zn(NH3)4]2+
Zn2+(aq) + 4 NH3(aq) → [Zn(NH3)4]2+(aq)
Potensial tiap baterai kering adalah 1,5 volt. Baterai kering jika sudah habis tidak dapat diisi ulang sehingga disebut sel primer. Untuk membuatnya tahan lama, maka NH4Cl diganti dengan KOH. Reaksi yang terjadi sebagai berikut
Anode :Zn(s) + 2 OH-(aq) → Zn(OH)2 + 2e-
Katode :2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2e‑ → 2 MnO(OH)(s) + 2 OH-
+
Redoks :Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) → Zn(OH)2(s) + 2 MnO(OH)(s)
B. BATERAI ARLOJI
Baterai arloji dikenal sebagai baterai perak oksida. Terdiri atas Zn sebagai anode dan Ag2O sebagai katode, dan KOH dalam bentuk pasta sebagai elektrolit. Beda potensialnya 1,5 volt. Reeaksi kimianya sebagai berikut.
Anode :Zn(s) + 2 OH-(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e-
Katode :Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- → 2 Ag(s) + 2 OH-(aq)
+
Redoks : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l) → Zn(OH)2(s) + 2 Ag(s)
C. BATERAI HP
Biasa dikenal sebagai baterai Nikel-Kadmium (Ni-Cd) adalah sel kering yang dapat diisi ulang. Reaksi kimianya adalah sebagai berikut.
Anode : Cd(s) + 2 OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e-
Katode : Ni2O3(s) + 3 H2O(l) + 2e- → 2 Ni(OH)2(s) + 2 OH-
+
Redoks : Cd(s) + Ni2O3(s) + 3 H2O(l) → Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s)
Hasil reaksinya melekat pada kedua elektrodenya, dengan demikian pengisian kembali baterai dilakukan dengan cara membalik arah arus electron.
D. AKI
Aki merupakan sel volta yang banyak digunakan untuk mobil dan motor. Karena dapat diisi ulang, aki disebut sel sekunder. Sel aki terdiri atas timbal (Pb) sebagai anode dan timbal dioksida (PbO2) sebagai katode kemudian kedua elektroda itu dicelupkan dalam larutan asam sulfat (H2SO4). Kedua elektroda itub tidak perlu dipisahkan dengan jembatan garam. Hal itu dilakukan kareana kedua elektroda dan hasil reaksi tidak larut dalam (H2SO4). Walaupun demikian kedua elektroda tidak slaing bersentuhan supaya tidak terjadi hubungan singkat. Kedua elektroda dipisahkan dengan bahan isolator. Tiap aki memiliki beda potensial sebesar 6 Volt jika terdiri atas tiga sel dan 12 Volt jika terdiri atas enam sel yang dihubungkan secara seri. Ada dua reaksi pada aki, yaitu reaksi pengosongan dan reaksi pengisian. Reaksi pengosongan terjadi pada saat aki digunakan. Reaksi pengisian terjadi pada saat aki diisi ulang. Persamaan reaksi pengosongan kai adalah sebagai berikut
Anode : Pb(s) + HSO4-(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e-
Katode : PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3 H+(aq) + 2e- → PbSO4(s) + 2 H2O(l)
+
Redoks : Pb(s) + PbO2(s) + 2 HSO4-(aq) + PbSO4(s) + 2 H2O(l)
Berdasarkan reaksi itu tampak bahwa anoda dan katoda berubah menjadi zat yang sama yaitu PbSO4 yang mengendap dan menempel pada kedua elektroda. Akibatnya suatu saat permukaan kedua elektroda tertutup secara merata oleh zat yang sama. Pada saat itu aki tidak dapat digunakan dan perlu diisi kemabali. Selain itu pada katoda terbentuk air. Air itu akan mengikat H2SO4 selama reaksi pengosongan berlangsung. Akibatnya kadar H2SO4 makin berkurang. Berkurangnya kadar H2SO4 ditandai dengan berkurangnya kerapatan larutan. Kerapatan larutan diukur dengan alat hydrometer. Aki yang baru diisi memiliki kerapatan 1.25 – 1.30 gmL-1. Jika kerapatan larutan kurang dari 1.25 gml-1 aki perlu diisi kembali. Pengisian aki dilakukan dengan cara mengubah arah lairan electron pada kedua elektroda. Anoda yang melepaskan electron (oksidasi) pada saat pengosongan berubah menjadi menangkap electron (reduksi) pada saat pengisian. Sebaliknya katode yang menangkap electron (reduksi) pada saat pengosongan berubah menjadi melepaskan electron (oksidasi) pada saat pengisian. Untuk itu elektroda Pb dihubungkan dengan kutub negative sumber arus sehingga PbSO4 yang melekat padanya tereduksi menjadi Pb. Seblaiknya elektroda PbO2 dihububngkan dengan kutub positif sumber arus sehingga PbSO4 yang melekat padanya teroksidasi menjadi PbO2
Katode Pb :PbSO4(s) + H+(aq) + 2e- → Pb(s) + HSO4-(aq)
Anode PbO2 : PbSO4(s) + 2 H2O(l) → PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3 H+(aq) + 2e-
+
Redoks : 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l) → Pb(s) + PbO2(s) + 2 HSO4-(aq) + 2 H+ (aq)
Baterai Baghdad (Battery Baghdad)
Author: ferysardi | Posted at: 04:44 | Filed Under: Artefak
Baterai Baghdad atau kadang-kadang disebut sebagai Baterai Parthia, adalah nama umum untuk sejumlah artefak yang dibuat di Mesopotamia, mungkin selama kerajaan Parthia sekitar 248 SM dan 226 Masehi atau periode Sassania (abad-abad awal Masehi). Guci ini di yakini ditemukan pada tahun 1936 di desa Khuyut Rabbou, di dekat Baghdad, Irak. Artefak ini diteliti tahun 1938 oleh Wilhelm König, seorang Arkelog Jerman. Pada tahun 1940 kembali ke berlin karena sakit dan membuat sebuah makalah yang berspekulasi bahwa instrumen ini dulunya digunakan sebagai elektroplating emas perak ke objek.
Baterai Baghdad ini memiliki tinggi 14 cm dan berdiameter 8 cm terdiri dari sebuah cangkang tembikar, dengan tutupnya yang terdiri dari aspal, Di dalam guci tersebut dikelilingi oleh silinder tembaga.yang menutupi dan melindungi sebuah tongkat besi di dalamnya yang disumbat dengan colokan aspal. Silinder tembaga tidak kedap air, jadi jika botol diisi dengan cairan yang mengandung asam sitrat, maka cairan juga akan mengenai batang besi. Hal ini meyakinkan beberapa sarjana mempercayai jus lemon, jus anggur, atau cuka digunakan sebagai larutan elektrolit asam untuk menghasilkan arus listrik dari perbedaan antara potensi elektrokimia tembaga dan besi elektroda.
Pada 1940, William Grau, seorang insinyur di laboratorium listrik di Pitsfiyld, Amerika Serikat, mempelajari hipotesis Koenig. Menggunakan gambar dan detail, yang disediakan oleh insinyur roket Jerman, Willie Gray mereka membuat salinan dari baterai. Dia menggunakan larutan tembaga sulfat dan dikelola untuk menghasilkan setengah volt listrik. Egbert Arne Pada tahun 1970, seorang Egyptologist Jerman, juga membuat salinan dari baterai dan kemudian mengisinya dengan jus jeruk segar yang diperas. Egbert menggunakan salinan pencapaian peningkatan Willie Gray dan menghasilkan arus 0,87 volt. Dengan demikian, para ilmuwan mampu dengan jelas menunjukkan bahwa penduduk Mesopotamia kuno telah berhasil menciptakan seluruh baterai 1800 tahun sebelum fisikawan Italia VoltaBaterai Baghdad (Battery Baghdad)
Author: ferysardi | Posted at: 04:44 | Filed Under: Artefak
Baterai Baghdad atau kadang-kadang disebut sebagai Baterai Parthia, adalah nama umum untuk sejumlah artefak yang dibuat di Mesopotamia, mungkin selama kerajaan Parthia sekitar 248 SM dan 226 Masehi atau periode Sassania (abad-abad awal Masehi). Guci ini di yakini ditemukan pada tahun 1936 di desa Khuyut Rabbou, di dekat Baghdad, Irak. Artefak ini diteliti tahun 1938 oleh Wilhelm König, seorang Arkelog Jerman. Pada tahun 1940 kembali ke berlin karena sakit dan membuat sebuah makalah yang berspekulasi bahwa instrumen ini dulunya digunakan sebagai elektroplating emas perak ke objek.
Baterai Baghdad ini memiliki tinggi 14 cm dan berdiameter 8 cm terdiri dari sebuah cangkang tembikar, dengan tutupnya yang terdiri dari aspal, Di dalam guci tersebut dikelilingi oleh silinder tembaga.yang menutupi dan melindungi sebuah tongkat besi di dalamnya yang disumbat dengan colokan aspal. Silinder tembaga tidak kedap air, jadi jika botol diisi dengan cairan yang mengandung asam sitrat, maka cairan juga akan mengenai batang besi. Hal ini meyakinkan beberapa sarjana mempercayai jus lemon, jus anggur, atau cuka digunakan sebagai larutan elektrolit asam untuk menghasilkan arus listrik dari perbedaan antara potensi elektrokimia tembaga dan besi elektroda.
Baterai sebagai sumber daya untuk berbagai macam gadget (handphone,pda,ipod,mp3 player,notebook,netbook dll) mempunyai peran yang sangat fital dalam menunjang aktifitas terhadap gadget yang ada. Tentunya daya baterai sangat dibutuhkan, menjadi hal yang sangat menyebalkan dan bahkan menjadi hal yang sangat merugikan ketika kita membutuhkan gadget akan tetapi baterai yang ada tidak mampu menyuplai daya yang dibutuhkan (low bat,baterai soak dll). Tulisan dibawah berikut adalah tentang karakteristik berbagai macam baterai dan bagaimana cara untuk menyiasati umur baterai (khusus untuk handphone)
1.NiCD (nickel-cadmium battery / Nicad )
Baterai NiCD
Baterai jenis ini merupakan generasi pertama. Berkapasitas besar, baterai ini cocok untuk ponsel lama yang bertenaga besar. Sesuai dengan ukuran dan kapasitasnya. Proses pengisian ulang pun cukup merepotkan, misalnya pengisian ulang harus dilakukan pada saat daya baterai benar-benar habis. Karena baterai NiCD memiliki memory effect, semakin lama kapasitasnya akan menurun jika pengisian belum benar-benar kosong.
Singkatan NiCad adalah merek dagang terdaftar dari SAFT Corporation, meski produk ini umumnya digunakan untuk menjelaskan seluruh baterai nikel-kadmium. Di sisi lain, singkatan NiCd berasal dari simbol kimia dari nikel (Ni) dan kadmium (Cd), oleh karena itu jangan menjadi bingung dengan rumus kimia .
Ada dua jenis baterai NiCd: disegel dan diberi ventilasi
2.NiMH (Nickel Metal Hydride)
Baterai NiMH
Generasi selanjutnya dari baterai adalah NiMH. Baterai isi ulang ini masih memiliki memory effect namun hanya bersifat sementara. Jadi lebih fleksibel dibanding dengan NiCD. Untuk pengisian ulang baterai ini tidak perlu menunggu benar-benar habis, namun dengan konsekuensi akan terasa cepat habis. Namun hal ini hanya berlangsung sementara, saat habis isi kembali dan kemampuannya akan kembali normal lagi.
pembuangan baterai NiMH yang tidak benar menimbulkan bahaya lingkungan kurang dari baterai NiCd karena tidak adanya kadmium .
3.Li-Ion ( Lithium Ion)
Baterai Li-Ion
Dibanding dengan 2 generasi sebelumnya, type ini tidak lagi memiliki memory effect. Jadi anda bisa mengisi ulang tanpa menunggu baterai habis. Baterai Li-Ion memiliki “life cycle” (siklus hidup) yang lebih pendek. Bahkan apabila dicharges berlebihan baterai lithium ion akan menurun kemampuannya dibanding NiCD atau NiMH.
Lithium-ion adalah salah satu jenis yang paling populer, dengan salah satu yang terbaik energy-to-weight ratios , tidak ada efek memori , dan lambat dalam penurunan daya jika tidak digunakan. Selain digunakan untuk peralatan elektronik, baterai lithium-ion yang semakin meningkat popularitasnya juga dipergunakan untuk pertahanan, otomotif, dan aplikasi ruang angkasa karena kepadatan energi yang tinggi. Namun, beberapa jenis perlakuan dapat menyebabkan baterai lithium-ion konvensional dapat meledak .
4.Li-po (Lithium polymer)
Baterai Li-Po
Polimer ion baterai-Lithium, lithium ion polimer, atau lebih umum baterai lithium polymer (disingkat Li-poli, Li-Pol, LiPo, LIP, PLI atau LiP) adalah baterai isi ulang (baterai sel sekunder). Biasanya baterai ini terdiri dari beberapa sel sekunder yang identik di samping paralel untuk meningkatkan kemampuan debit saat ini.
Tipe ini telah berevolusi dari teknologi baterai lithium-ion . Perbedaan utama adalah bahwa lithium – salt elektrolit tidak ditempatkan dalam organic solvent tetapi dalam polimer padat komposit misalnya polietilen oxide atau polyacrylonitrile . Keuntungan dari polimer Li-ion atas desain lithium-ion berpotensi lebih rendah termasuk biaya pembuatan, kemampuan beradaptasi terhadap berbagai bentuk kemasan, dan kekasaran. Lithium-ion baterai polimer mulai muncul dalam peralatan elektronik konsumen sekitar tahun 1996.
ini generasi paling baru dari baterai isi ulang. Selain ramah lingkungan, keunggulannya diatas baterai Li-ion, untuk perawatan baterai Lithium Polymer, tak jauh berbeda dengan Lithium Ion. Namun penanganannya harus ekstra hati-hati mengingat sifatnya yang cukup “liquid” dengan tekanan cukup keras bisa menyebabkan bentuk baterai berubah.
Kelemahan Li-po justru mengharuskan kita mengisi ulang baterai jangan sampai menunggu ponsel mati dengan sendirinya. Atau sebisa mungkin ketika ponsel memberikan peringatan baterai lemah. Jika tidak, ponsel akan susah untuk diaktifkan karena baterai belum pulih sepenuhnya.
Apakah memory effect itu?
Memory Effect
Anda mungkin pernah atau bahkan sering mendengar istilah “memory effect”. Memori efek, juga dikenal sebagai efek baterai malas atau memori baterai, adalah efek yang diamati pada nikel kadmium baterai isi ulang yang menyebabkan mereka terus berkurang dayanya. Ini menggambarkan satu situasi yang sangat khusus yang tertentu baterai NiCd secara perlahan kehilangan kapasitas energi maksimum jika mereka berulang kali diisi setelah habis hanya sebagian. Baterai muncul untuk “mengingat” kapasitas lebih kecil. Sumber efek perubahan dari karakteristik bahan aktif kurang dimanfaatkan oleh sel. Istilah ini sering keliru untuk hampir semua kasus di mana baterai tampaknya terus berkurang daya dari yang diharapkan.Kasus-kasus ini lebih mungkin karena usia baterai dan gunakan, menyebabkan perubahan ireversibel dalam sel karena sirkuit internal pendek, kehilangan elektrolit, atau pemulihan sel.
Memory Effect hanya terjadi pada baterai ponsel jenis NiCAD dan NiMH. Gambaran singkatnya sebagai berikut : jika setiap saat anda mengisi baterai hanya sebesar 60%, maka suatu saat baterai akan lupa bahwa masih ada ruang sebesar 40% yang belum terisi. Baterai akan menganggap 60% adalah 100% alias baterai terisi penuh. Namun memory effect tersebut hanya terjadi pada tipe baterai lama seperti NiCAD dan NiMH.
Bagaimana Kerja Baterai ?
Diposkan oleh Kumpulan Artikel di 11:52 Kamis, 24 Februari 2011
Label: informasi
Dengan beberapa pemahaman tentang reaksi oksidasi dan reduksi dan elektrokimia kita bisa menghargai bagaimana baterai yang kita gunakan menghasilkan listrik sehari-hari. Baterai mengandung bahan kimia, beberapa dari mereka berbahaya, itulah sebabnya mengapa kita harus berhati-hati untuk mendaur ulang mereka.
Arus Elektron
Bahan kimia dalam baterai bereaksi bersama dalam reaksi redoks untuk menghasilkan elektron. Ini elektron yang dibuat tersedia sehingga ketika sebuah sirkuit terpasang pada kedua terminal baterai seperti baterai PF723A Hp, Hp 367759-001 baterai dan baterai Hp PM579A, listrik akan mengalir. Pertanyaan kami perlu: apa jenis reaksi menghasilkan elektron dan bagaimana mereka terkandung dalam cara yang akan membuat mereka berguna?
Pisahkan kompartemen
Baterai atau sel terdiri dari pasang kompartemen. Kompartemen disimpan terpisah dari satu sama lain, tetapi ada koneksi listrik antara mereka. Pada satu elektroda (anoda) reaksi oksidasi dapat terjadi dan elektron tersedia. Hal ini tidak akan terjadi kecuali elektroda dapat mengambil elektron dengan memompa mereka melalui rangkaian. Pada elektroda lain (katoda) reaksi reduksi dapat terjadi jika elektron bebas yang tersedia. Elektron bebas ini bisa berasal dari anoda ke katoda melalui sirkuit listrik.
Percobaan Sederhana
Dalam laboratorium percobaan sederhana dapat diatur untuk menunjukkan apa yang sedang terjadi. Sebuah elektroda ditempatkan dalam sebuah gelas kimia yang berisi larutan perak nitrat dan sepotong logam tembaga digunakan sebagai elektroda dalam sebuah gelas kimia yang mengandung nitrat tembaga. Dua gelas dihubungkan dengan "jembatan garam" yang dapat selembar kertas saring direndam dalam larutan lain. Ketika dua elektroda yang terhubung melalui bohlam, lampu bohlam up, elektroda tembaga dimakan pergi dan elektrode lainnya menjadi tertutup dengan perak.
Penjelasan
Apa yang terjadi? Nah, pada tembaga elektroda tembaga dioksidasi menjadi ion tembaga, dan elektron yang dilepaskan ke sirkuit. Elektron akan dibawa ke elektroda lain di mana mereka diambil oleh ion perak dalam larutan untuk membuat logam perak. Ini adalah sel sangat sederhana dan reaksi lainnya yang digunakan di jenis-jenis sel.
Lead-Acid Baterai di Mobil
Bahan kimia yang digunakan dalam baterai tergantung pada tujuan dari baterai dan ukuran yang dibutuhkan untuk tujuan tersebut. Mobil baterai mengandung asam sulfat sebagai elektrolit dalam kompartemen berhubungan dengan elektroda timbal dan dioksida memimpin dalam kompartemen yang berbeda. memimpin menggabungkan dengan ion sulfat dalam asam sulfat untuk membentuk dan memimpin sebuah elektron dilepaskan ke sirkuit. Pada elektroda lainnya elektron digunakan oleh dioksida utama dalam reaksi dengan ion hidrogen dan sulfat dalam asam sulfat untuk membentuk memimpin dan air. Reaksi ini reversibel, sehingga penerapan arus listrik ke baterai akan mengisi baterai.
Kombinasi yang berbeda
Dalam baterai padat elektrolit adalah pasta yang mengelilingi elektroda yang bereaksi sampai ada elektrolit lebih dalam kontak dengan elektroda. Setiap pasangan reaksi menghasilkan tegangan tetap, sehingga berbeda elektroda dan elektrolit dapat digunakan untuk menghasilkan tegangan yang berbeda. Juga beberapa reaksi menghasilkan elektron cepat, misalnya untuk baterai lithium dan berdasarkan lithium klorida digunakan untuk kamera digital karena mereka perlu memberikan kuasa surges untuk mengisi lampu kilat. Reaksi lain yang digunakan karena mereka memiliki rasio power-to-weight yang baik dan begitu juga berguna dalam komputer laptop dan aplikasi ruang.
Jenis-Jenis Baterai
Diposkan oleh Belajar, Bukan Main-Main on Rabu, 06 April 2011
Jenis-Jenis Baterai
Sebagai pengetahuan, maka hal ini harus diketahui oleh semua orang. Khususnya yang bergulat di dunia pendidikan fisika, kimia dan kelistrikan. Oleh karena itu akan sedikit disinggung 4 jenis Baterai yaitu NiCD, NiMh, Li-Ion dan Li-Po.
Berikut penjelasan singkat mengenai jenis-jenis baterai:
NiCD
Baterai jenis ini merupakan generasi pertama. Berkapasitas besar, baterai ini cocok untuk ponsel lama yang bertenaga besar. Sesuai dengan ukuran dan kapasitasnya, proses pengisian ulangnya pun cukup merepotkan.Misalnya, pengisian ulang harus di lakukan pada saat dayanya benar – benar habis. Karena baterai NiCD memiliki memory effect, semakin lama kapasitasnya akan menurun jika pengisian belum kosong benar.
NiMh ( Nickel Metal Hydride )
Generasi selanjutnya adalah NiMH. Baterai isi ulang ini masih memiliki memory effect namun hanya bersifat sementara. Jadi lebih fleksibel ketimbang jenis NiCD. Untuk pengisian ulang tak perlu menunggu benar – benar habis, namun dengan konsekuensi akan tersa cepat habis. Namun hal ini hanya berlangsung sementara, saat habis isi kembali dan kemampuannya akan normal lagi.
Li-Ion ( Lithium Ion )
Ketimbang dua generasi sebelumnya, tipe ini tak lagi memiliki memory effect. Jadi Anda bisa mengisi ulangnya tanpa menunggu baterai habis. Baterai Li-Ion memiliki ” life cycle ” ( siklus hidup ) yang lebih pendek. Bahkan apabila dicas berlebihan baterai lithium ion akan menurunkan kemampuannya, ketimbang NiCD atau NiMH.
Li-Po ( Lithium Polymer )
Ini generasi paling baru baterai isi ulang. Selain ramah lingkungan, keunggulannya di atas baterai Li-Ion. Untuk perawatan baterai Lithium Polymer, tak jauh beda dengan Lithium Ion. Namun, Penanganannya harus ekstra hati – hati. Mengingat sifatnya yang ” liquid ” dengan tekanan yang cukup keras bisa menyebabkan bentuk baterai berubah.
Kelemahan Li-Po justru mengharuskan kita mengisi ulang baterai jangan sampai menunggu ponsel mati dengan sendirinya. Atau sebisa mungkin ketika ponsel memberikan peringatan baterai lemah. Jika tidak, ponsel akan susah untuk diaktifkan karena baterai belum pulih sepenuhnya.
Memperpanjang umur aki atau baterai dengan Radiant charger
Radiant charger adalah pengisi baterai dengan arus berbeda dari listrik biasa. Saat suatu kumparan yang sedang dialiri arus diputus listriknya, dari kumparan akan timbul listrik imbas yang mengalir dengan arah kebalikan dari arah arus semula. Arus ini mempunyai sifat berbeda dari listrik biasa. Bila arus ini dialirkan ke baterai maka baterai akan terisi dengan lebih sempurna dan mempunyai umur lebih panjang. Pada beberapa kasus, baterai yang mati akan bisa dihidupkan kembali dengan arus ini.
Keterangan tentang pengalaman para pemakai bisa dilihat pada link dibawah ini:
http://www.r-charge.com/
Saat listrik diputus kumparan menjadi sumber energi, dimana voltase dari arus ini ditentukan oleh tahanan dari beban dan kumparan itu sendiri. Berdasarkan Peter Lindemann, ini disebut dengan coil collapse durrent. Bila tahanan tidak ada, maka arus akan mengalir ke rangkaian sehingga dapat merusak transistor atau IC karena keduanya mempunyai ketahanan voltase yang rendah. Kasus yang sama terjadi bila listrik yang menghubungkan audio ke speaker putus mendadak. Karena speaker menggunakan kumparan, saat arus diputus speaker akan menghasilkan tegangan. Tegangan balik ini dapat merusak audio bila tidak ada proteksi.
Secara standar peralatan listrik yang menggunakan kumparan dengan power yang besar selalu ditambahkan dengan dioda yang terpasang paralel dengan arah berlawanan dengan arah arus. Sehingga saat arus diputus arus akan dinetralisir dengan mengalir kembali ke kumparan.
Penggunaan arus radiant untuk mengisi baterai mempunyai kelebihan:
- masa pengisian yang jauh lebih cepat
- voltase pengisian lebih tinggi, dapat meningkatkan hingga 15%
- arus yang terisi akan lebih banyak
- memperpanjang umur baterai
Cara pemanfaatan arus ini bermacam – macam. Pemanfaatan arus ini diperkenalkan oleh John Bedini. Yang membuat replika untuk perkenalan alat ini pertama kali adalah anak 9 tahun untuk pembuatan tugas sekolah. Alat yang dibuat anak kecil ini membuat para guru menjadi takjub karena alat dapat berputar terus menerus tanpa banyak mengurangi kekuatan dari baterai.
Ada beberapa cara untuk menghasilkan arus ini. Cara yang barusan umum disebut dengan Bedini School Girl. Cara pembuatan dapat dilihat di:
http://www.icehouse.net/john34/kron.html
http://www.icehouse.net/john34/bedinibearden.html
Variasi yang lain adalah dengan transistor:
Joule Thief:
Dinamakan joule thief karena rangkaian ini dapat dimodifikasi sehingga mampu menyalakan ratusan LED atau beberapa lampu neon dengan menggunakan satu baterai kecil saja!
Sedang rangkaian yang saya gunakan sebagai berikut:
Rangkaian ini bisa mencharge batere NiMh 2500mAh atau NiCd 1000mAh dalam satu jam tanpa baterai menjadi panas sama sekali. Aki kering 12V 7Ah akan dicharge dalam waktu 6 jam.
Transistor KSC5027 diambil dari power supply komputer. Bisa diganti dengan 2N3055, TIP3055 atau transistor kecepatan tinggi seperti TT2188, atau silahkan pakai yang ada di power supply komputer yang rusak. Memakai dua transistor untuk memperkuat signal dari IC NE555.
Bila anda berminat untuk membuat rangkaian di atas, selalu cek suhu transistor. Bila transistor suhunya meningkat hingga seperti setrika, segera matikan rangkaian sebelum transistornya rusak. Beri pendingin atau kipas. Bila benar maka rangkaian dapat digunakan 24 jam tanpa rusak.
Saya telah membuat beberapa video yang menunjukkan prinsip dasar kerja arus radian ini di youtube:
http://www.youtube.com/sucahyovideo
Keterangan asli dari John Bedini tentang arus radiant, pada prinsipnya transistor dan IC tidak akan panas dan baterai akan terisi dengan sendirinya walau setelah kabel pengisian dilepas:
http://www.icehouse.net/john1/intro.html
Sumber Artikel : http://my.opera.com/sucahyo/blog/2009/10/22/memperpanjang-umur-aki-atau-baterai-dengan-radiant-charger
Di kehidupan sehari-hari kita sudah tidak asing lagi dengan istilah kolesterol. Kalau kita disuguhi makanan gorengan atau masakan yang berasal dari daging sapi atau kambing, maka pikiran kita pasti akan mengarah pada kolesterol. 
