Makalah Bateray Aki ( SMK Otomotif ) milik client.

MAKALAH BATERAI

 

Disusun Oleh :

Nama                  :

Kelas                   :

No. Absen                     :

 

SMK NEGERI 3 KUDUS

TAHUN AJARAN 2012/2013

 

Pengertian Baterai

            Baterai adalah alat elektro kimia yang dibuat untuk mensuplai listrik ke sistem starter mesin, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponen kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia, yang dikeluarkannya bila dierlukan dan mensuplainya ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya. Karena di dalam proses baterai kehilangan energi kimia, maka alternator mensuplainya kembali ke dalam baterai (yang disebut pengisian). Baterai menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia. Siklus pengisian dan pengeluaran ini terjadi berulang kali dan terus menerus.

Cairan Elektrolit

Elektrolit baterai ialah arutan asam sulfat dengan air sulingan. Berat jenis elektrolit pada baterai saat ini dalam keadaan pnuh ialah 1,260 atau 1,280 (pada temperatur 20° C). Perbedaan ini disebabkan perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat pada masing-masing tipe berbeda. Elektrolit yang berat jenisnya 1,260 mengandung 65% air sulingan dan 35% asam sulfat, sedangkan elektrolit yang berat jenisnya 1,380 mengandung 63% air sulingan dan 37% asam sulfat.

Elektolit baterai adalah asam yang kuat, sehingga dapat membakar kulit, mata dan merusak pakaian. Bila elektrolit mengenai kulit atau pakaian, basuhlah segera dengan air, dan netralkan asam dengan campuran soda (sodium bicarbonate [NaHCO₃]) dan air. Bila asam mengenai mata, bilaslah dengan air beberapa menit, kemudian hubungilah dokter.

Saat baterai mengeluarkan arus

1. Oksigen (O) pada pelat positif terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan hidrogen (H) pada cairan elektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung/berubah menjadi air (H20).
2. Asam (SO4) pada cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb) di pelat positif maupun pelat negatif sehigga menempel dikedua pelat tersebut.
Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai) habis alias dalam keadaan discharge.

Pada saat battery dalam keadaan discharge maka hampir semua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya berat jenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekati berat jenis air yang 1 kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnya sekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas isi battery bisa diketahui apakah masih penuh atau sudah berkurang yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yang wajib ada di bengkel aki (bengkel yang menyediakan jasa setrum/cas aki). Selain itu pada saat baterai dalam keadaan discharge maka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O) dimana air ini bisa membeku, bak baterai pecah dan pelat-pelat menjadi rusak.
Air memiliki berat jenis 1 kg/dm3 (1 kg per 1000 cm3 atau 1 liter) dan asam sulfat memiliki berat jenis 1,285 kg/dm3 pada suhu 20 derajat Celcius.kg = kilogramdm3 = decimeter kubik = litercm3 = centimeter kubik / cc (centimeter cubic)1 dm = 1 liter = 1000 cm3 = 1000 cc

Saat baterai menerima arus

Battery yang menerima arus adalah baterai yang sedang disetrum/dicas alias sedang diisi dengan cara dialirkan listrik DC, dimana kutup positif battery dihubungkan dengan arus listrik positif dan kutub negatif dihubungkan dengan arus listrik negatif. Tegangan yang dialiri biasanya sama dengan tegangan total yang dimiliki baterai, artinya baterai 12 V dialiri tegangan 12 V DC, baterai 6 V dialiri tegangan 6 V DC, dan dua baterai 12 V yang dihubungkan secara seri dialiri tegangan 24 V DC (baterai yang duhubungkan seri total tegangannya adalah jumlah dari masing-maing tegangan baterai: Voltase1 + Voltase2 = Voltasetotal). Hal ini bisa ditemukan di bengkel aki dimana ada beberapa baterai yang duhubungkan secara seri dan semuanya disetrum sekaligus. Berapa kuat arus (ampere) yang harus dialiri bergantung juga dari kapasitas yang dimiliki baterai tersebut (penjelasan tentang ini bisa ditemukan di bagian bawah).

Konsekuensinya, proses penerimaan arus ini berlawanan dengan proses pengeluaran arus, yaitu :1. Oksigen (O) dalam air (H2O) terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan timah (Pb) pada pelat positif dan secara perlahan-lahan kembali menjadi oksida timah colat (PbO2).2. Asam (SO4) yang menempel pada kedua pelat (pelat positif maupun negatif) terlepas dan bergabung dengan hidrogen (H) pada air (H2O) di dalam cairan elektrolit dan kembali terbentuk menjadi asam sulfat (H2SO4) sebagai cairan elektrolit. Akibatnya berat jenis cairan elektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285 (pada baterai yang terisi penuh).

Penyulfatan

Battery, digunakan ataupun tidak, akan mengeluarkan isinya (maksudnya tenaga baterai keluar/berkurang bukan cairan elektrolit). Bila sedang tidak digunakan maka pengeluaran tersebut terjadi secara perlahan yang biasa disebut pengeluaran isi sendiri (self discharge). Cepat atau lambatnya pengeluaran dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah suhu elektrolit. Sebuah baterai tak terpakai yang berisi penuh akan habis isinya dalam jangka waktu 3 bulan jika elektrolit memiliki suhu 40 derajat Celcius, sedangkan makin dingin suhunya maka makin lambat isi berkurang, contoh, elektrolit yang bersuhu 20 derajat Celcius isinya hanya akan hilang setengah bagian (50%) dalam 3 bulan, dan yang bersuhu 15 derajat Celcius isinya hanya akan berkurang sebesar 7-8% dalam 3 bulan.

Baterai yang sedang mengeluarkan isinya sendiri secara perlahan akan menyulfat. Maksud penyulfatan adalah sulfat timah (PbSO4) yang terbentuk selama pengeluaran membuat bahan aktif menjadi keras dan mati.

Penyulfatan kadang-kadang bisa dihilangkan dengan pengisian lambat (slow charge) sehingga bagian-bagian dari timah sulfat (PbSO4) mencapai harga yang normal. Penyulfatan yang sudah terlalu banyak pada satu baterai tidak mungkin dihilangkan, baterai ini harus diganti. Penggantian cairan elektrolit (biasa dikenal dengan pengurasan) tidak akan membantu atau tidak akan banyak membantu karena yang sudah rusak disini adalah pelat-pelatnya, kalaupun berhasil memiliki kapasitas setelah dikuras, dalam waktu yang sangat singkat (tergantung pada tingkat kerusakan pelat-pelatnya) baterai akan lemah (drop) kembali.

Mengatasi penyulfatan

1. Baterai yang tak terpakai disimpan pada ruangan yang bersuhu rendah (suhu yang lebih dingin).
2. Baterai yang tak terpakai diisi dengan arus pengisian yang sangat rendah yaitu dengan pengisian perawatan (maintenance charge) sampai penuh, ATAU, baterai diisi secara teratur tiap bulan.Pada nomor 2, metode yang paling baik adalah dengan pengisian perawatan (maintenance charge), artinya Anda harus memiliki alat pengisi (charger) (lebih baik lagi kalau kuat arus dari alat tersebut bisa Anda atur kuat lemahnya) yang secara otomatis menghentikan proses pengisian jika baterai sudah terisi penuh dan kembali menghidupkan proses pengisian jika isi baterai mulai berkurang (memiliki fitur deteksi). Jika tidak ada fitur otomatisasi maka terpaksa yang Anda lakukan adalah mengisi baterai secara penuh menggunakan pengisian lambat (slow charge) tiap bulan. Terpaksa disini disebabkan karena baterai yang sudah terisi penuh tidak akan bertambah lagi isinya walaupun tetap terus diisi, selain itu baterai yang terisi penuh akan kian bertambah panas bila terus diisi/disetrum (overcharging) sehingga beresiko merusaknya, ditambah lagi dengan terjadinya penguapan gas, dan terutama bahaya kemungkinan meledak yang pada akhirnya merusak baterai secara total (sama sekali tidak bisa dipergunakan) dan bahkan berbahaya bagi orang yang ada disekelilingnya jika cairan asam dari baterai muncrat dan mengenai orang tersebut! Ingat, cairan asam bisa mengorosi/merusak plat besi, apalagi daging manusia! Termasuk juga cairan accu zur (cairan yang disikan pada baterai baru yaitu saat pertama kali diisi) cukup korosif! Jadi berhati-hatilah jika berhubungan dengan cairan accu zur terlebih lagi cairan yang telah ada dalam baterai.

Kapasitas Baterai

Kapasitas baterai adalah jumlah ampere jam (Ah = kuat arus/Ampere x waktu/hour), artinya baterai dapat memberikan/menyuplai sejumlah isinya secara rata-rata sebelum tiap selnya menyentuh tegangan/voltase turun (drop voltage) yaitu sebesar 1,75 V (ingat, tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V; jika dipakai maka tegangan akan terus turun dan kapasitas efektif dikatakan sudah terpakai semuanya bila tegangan sel telah menyentuh 1,75 V). Misal, baterai 12 V 75 Ah. Baterai ini bisa memberikan kuat arus sebesar 75 Ampere dalam satu jam artinya memberikan daya rata-rata sebesar 900 Watt (Watt = V x I = Voltase x Ampere = 12 V x 75 A). Secara hitungan kasar dapat menyuplai alat berdaya 900 Watt selama satu jam atau alat berdaya 90 Watt selama 10 jam, walaupun pada kenyataannya tidak seperti itu (dijelaskan di bawah ini). Kembali ke kapasitas baterai, pada kendaraan bermotor kapasitas ini bisa dianalogikan sebagai volume maksimal tangki bahan bakar namun yang membuat berbeda adalah kapasitas pada baterai bisa berubah-ubah dari nilai patokannya, jadi mirip tangki bahan bakar mobil yang bahannya terbuat dari karet. Sebagai ilustrasi saya beri contoh balon karet, isinya bisa besar jika terus dimasukkan udara atau bisa juga kecil jika udara yang ditiup sedikit saja. Nah, kapasitas baterai juga tidak tetap, mirip contoh balon karet tadi, dimana ada tiga faktor yang menentukan besar kecilnya kapasitas baterai yaitu :

Jumlah bahan aktif

Makin besar ukuran pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit maka makin besar kapasitasnya; makin banyak pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit maka makin besar kapasitasnya. Jadi untuk mendapatkan kapasitas yang besar luas pelat dan banyaknya pelat haruslah ditingkatkan, dengan catatan bahwa pelat haruslah terendam oleh cairan elektrolit. Dari sini Anda kembali bisa menyadari betapa pentingnya bagi pelat-pelat agar terendam oleh cairan elektrolit karena bagian dari pelat yang tidak terendam sama sekali tidak akan berfungsi bagi peningkatan kapasitas!
Temperatur Bateray

Makin rendah temperatur (makin dingin) maka makin kecil kapasitas baterai saat digunakan karena reaksi kimia pada suhu yang rendah makin lambat tidak peduli apakah arus yang digunakan tinggi atapun rendah. Kapasitas baterai biasanya diukur pada suhu tertentu, biasanya 25 derajat Celcius.
Waktu dan arus pengeluaran

Pengeluaran lambat (berupa pengeluaran arus yang rendah) mengakibatkan waktu pengeluaran juga diperpanjang alias kapasitas lebih tinggi. Kapasitas yang dinyatakan untuk baterai yang umum pemakaiannya pada pengeluaran tertentu, biasanya 20 jam. Contoh: Baterai 12 V 75 Ah bisa dipakai selama 20 jam jika kuat arus rata-rata yang digunakan dalam 1 jam adalah 3,75 Ampere (75 Ah / 20 h), sedangkan bila digunakan sebesar 5 Ampere maka waktu pemakaian bukannya 15 jam (75 Ah / 5 A) tapi lebih kecil yaitu 14 jam, sedangkan pada penggunaan Ampere yang jauh lebih besar, yaitu 7,5 Ampere maka waktu pemakaian bukan 10 jam (75 A / 7,5 A) tapi hanya 7 jam!Hal ini bisa menjadi jawaban bagi mereka yang menggunakan UPS, misal 500 VA atau 500 Watt.hour, yang mana baterai UPS hanya bertahan lebih kurang 5 - 15 menit untuk komputer yang memerlukan daya 250 Watt, padahal kalau berdasarkan hitungan kasar seharusnya bisa bertahan selama 2 jam (500 Watt.hour / 250 Watt).Saya beri satu contoh nyata, sebuah aki kering 12 V dan 18 Ah mencantumkan nilai spesifikasi sebagai berikut :20 hr @ 0,9 A = 18 A5 hr @ 3,06 A = 15,3 A1 hr @ 10,8 A = 10,8 A1/2 hr @ 18 A = 9 AJika dilihat dari spesifikasi maka aki ini memiliki kapasitas efektif sebesar 18 Ah namun suplai dari aki sebenarnya hanya bisa dilakukan selama :- 20 jam jika kuat arus yang dipakai hanya sebesar 0,9 A untuk tiap jam artinya hanya memakai daya sebesar 10,8 Watt/jam (12 V x 0,9 A) --> Kapasitas = 18 Ah (0,9 A x 20 hour)- 5 jam jika kuat arus yang dipakai 3,06 A atau berdaya 36,72 Watt/jam (12 V x 3,06 A) --> Kapasitas = 15,3 Ah (3,06 A x 5 hour)- 1 jam jika kuat arus yang dipakai 10,8 A atau berdaya 129,6 Watt/jam (12 V x 10,8 A) --> Kapasitas = 10,8 Ah (10,8 A x 1 hour)- 1/2 jam jika kuat arus yang dipakai sama dengan kapasitas efektifnya yang 18 Ah atau berdaya 216 Watt/jam (12 V x 18 A) --> Kapasitas = 9 Ah (18 A x 0,5 hour)Dari sini Anda sudah bisa menyimpulkan bahwa makin rendah arus yang dikeluarkan/dipergunakan maka baterai mampu menyuplai dalam waktu yang lebih panjang artinya kapasitas baterai bisa sama persis dengan kapasitas efektif sebesar 18 Ah bila menggunakan kuat arus seperduapuluh dari kapasitas efektifnya (1/20 x 18 A) dan sebaliknya semakin besar pemakaian arus makin kecil pula kapasitas baterai yang bahkan bisa cuma mencapai 9 Ah.Saya pribadi tidak tahu persis apa rumus yang bisa menghitung hubungan flukutasi arus dengan kapasitas yang dihasilkannya tapi secara kasar -berdasarkan data diatas- pemakain arus sebesar 60% dari kapasitas efektifnya akan bertahan selama 1 jam. Jadi untuk mendapatkan kapasitas baterai yang bisa menyalakan peralatan berdaya 300 Watt selama satu jam digunakan perhitungan berikut :- Dapatkan ukuran Ampere, yaitu 25 A (Ampere (I) = Daya / Voltase = P / V = 300 / 12 = 25)- Kapasitas efektif dari baterai yang dicari adalah 41,67 Ah (Ampere / 60% = 25 x 100 / 60).
Pengisian baterai/Cas aki/Accu charging

Pengisian arus dialirkan berlawanan dengan waktu pengeluaran isi yang berarti juga bahwa beban aktif dan elektrolit diubah supaya energi kimia bateari mencapai maksimum.
Ada tiga metode pengisian bateari :
1. Pengisian perawatan (maintenance charging) digunakan untuk mengimbangi kehilangan isi (self discharge), dilakukan dengan arus rendah sebesar 1/1000 dari kapasitas baterai. Ini biasa dilakukan pada baterai tak terpakai untuk melawan proses penyulfatan. Bila baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian perawatan adalah 45 mA (miliAmpere).
2. Pengisian lambat (slow charging) adalah suatu pengisian yang lebih normal. Arus pengisian harus sebesar 1/10 dari kapasitas baterai. Bila baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian lambat adalah 4,5 A. Waktu pengisian ini bergantung pada kapasitas baterai, keadaan baterai pada permulaan pengisian, dan besarnya arus pengisian. Pengisian harus sampai gasnya mulai menguap dan berat jenis elektrolit tidak bertambah walaupun pengisian terus dilakukan sampai 2 - 3 jam kemudian.
3. Pengisian cepat (fast charging) dilakukan pada arus yang besar yaitu mencapai 60 - 100 A pada waktu yang singkat kira-kira 1 jam dimana baterai akan terisi sebesar tiga per empatnya. Fungsi pengisian cepat adalah memberikan baterai suatu pengisian yang memungkinkannya dapat menstarter motor yang selajutnya generator memberikan pengisian ke baterai.