Mengenal Baterai Lead-Acid (Asam Timbal)
Baterai lead–acid adalah jenis baterai isi ulang yang paling umum digunakan dalam sistem kendaraan atau biasa disebut sebagai aki mobil/motor dan juga umum digunakan dalam sistem fotovoltaik (panel surya).
Meskipun baterai lead–acid memiliki kepadatan energi yang rendah, efisiensinya juga sedang, dan perawatan yang tidak praktis, tetapi baterai ini memiliki masa pakai yang lama dan biaya operasionalnya rendah dibandingkan dengan jenis baterai lainnya.
Konstruksi Baterai Lead–Acid
Baterai lead–acid atau baterai asam timbal merupakan baterai yang memiliki komponen utama timbal dan asam.
Timbal adalah unsur kimia (simbolnya Pb dan nomor atomnya 82) dan merupakan elemen yang lembut dan mudah dibentuk, sedangkan asam adalah bagian baterai yang dapat menyumbangkan proton atau menerima pasangan elektron ketika bereaksi.
Untuk lebih jelasnya di bawah ini adalah gambar konstruksi dari baterai lead-acid.
Baterai Lead Acid terdiri dari Plat, Separator, Elektrolit, Plastik Keras dengan casing karet keras.
Dalam baterai, plat terdiri dari dua jenis, positif dan negatif. Pada bagian positif terdiri dari timbal dioksida dan yang negatif terdiri dari timbal spons.
Kedua plat tersebut dipisahkan menggunakan separator yang merupakan bahan isolator. Konstruksi total ini disimpan dalam wadah plastik keras dengan elektrolit. Elektrolitnya adalah air dan asam sulfat.
Casing plastik keras merupakan bagian untuk satu sel. Sebuah penyimpanan sel tunggal biasanya memiliki tegangan 2.1V. Karena alasan ini, baterai lead-acid terdiri dari 6 sel sehingga 6 x 2.1V/Sel = 12.6V. Jadi, baterai aki kendaraan memiliki tegangan 12 V itu hasil dari 6 sel baterai.
Berapa kapasitas penyimpanan muatannya? Ini sangat bergantung pada bahan aktif (kuantitas elektrolit) dan ukuran plat.
Anda mungkin pernah melihat bahwa kapasitas penyimpanan baterai lithium digambarkan dalam mAh atau peringkat miliampere-jam, tetapi dalam kasus baterai lead-acid menggunakan peringkat Ampere-jam.
Cara Kerja Baterai Lead–Acid
Baterai lead-acid menggunakan asam sulfat sebagai elektrolit dalam baterai, ketika dilarutkan, molekul-molekul di dalamnya terdispersi sebagai SO4– (ion negatif) dan 2H+ (ion positif) dan ini akan bergerak bebas.
Ketika elektroda dicelupkan ke dalam larutan kemudian memberikan suplai DC, maka ion positif akan bergerak ke arah tepi negatif baterai.
Dengan cara yang sama, ion negatif akan bergerak ke arah tepi positif baterai.
Setiap ion hidrogen dan sulfat mengumpulkan satu dua elektron, kemudian ion negatif dari katoda dan anoda bereaksi dengan air. Ini membentuk hidrogen dan asam sulfat.
Sedangkan hasil reaksi di atas bereaksi dengan timbal oksida dan membentuk timbal peroksida.
Artinya, pada saat proses charging, unsur katoda timbal tetap sebagai timbal sendiri, sedangkan anoda timbal terbentuk sebagai timbal peroksida yang berwarna coklat tua.
Ketika tidak ada suplai DC, dan pada saat voltmeter dihubungkan di antara elektroda, ini menampilkan perbedaan potensial antara elektroda.
Ketika ada sambungan kawat atau beban antara elektroda, akan ada aliran arus elektron dari plat negatif ke plat positif melalui sirkuit eksternal yang menandakan bahwa sel memiliki kemampuan untuk menyediakan bentuk energi listrik.
Jenis-jenis Baterai Lead–Acid
Terdapat banyak variasi baterai Lead Acid. Masing-masing dirancang untuk aplikasinya sendiri dengan karakteristik arus dan muatan yang spesifik.
Penting untuk memilih baterai lead-acid yang tepat untuk aplikasi khusus Anda. Kegagalan dalam pemilihan dapat mengurangi kinerja mesin atau baterainya yang malah cepat rusak.
Secara umum baterai lead-acid terbagi menjadi dua kategori utama, yaitu Flooded atau basah dan Maintenance Free Sealed Lead Acid Batteries (SLA) atau bebas perawatan.
A) Baterai Flooded Lead Acid Batteries
Baterai Flooded Lead Acid merupakan jenis baterai lead-acid yang paling banyak ditemukan dan banyak digunakan di industri otomotif.
Mereka memberikan solusi biaya yang paling efektif, sebagai biaya terendah per jam amp.
Baterai ini tersedia dalam dua model, yaitu dapat diservis dan bebas perawatan.
B) Baterai Sealed Lead Acid
Umumnya dikenal sebagai Valve Regulated Lead Acid (VRLA) atau Sealed Lead Acid (SLA). Baterai SLA tersedia dalam beberapa format berbeda.
Proses manufaktur, termasuk jumlah plat dan ketebalan plat menentukan aplikasi penggunaan.
Baterai SLA cenderung tidak sulfat atau terdegradasi semudah sel basah dan dianggap sebagai baterai asam timbal paling aman untuk digunakan.
Terdapat dua jenis utama Baterai Sealed Lead Acid (SLA), yaitu AGM (Absorbed Glass Matt) dan Gel Cell (elektrolit gel).
C) Baterai Deep Cycle Lead Acid
Baterai deep cycle lead acid, seperti namanya, dirancang khusus untuk aplikasi siklus dalam (kinerja mesin).
Mereka berisi lebih sedikit plat, tetapi plat ini juga jauh lebih tebal. Ini mengurangi luas permukaan total, menghasilkan baterai yang menyediakan arus maksimal yang lebih rendah, tetapi mampu mengisi daya yang jauh lebih dalam.
Baterai deep cycle lead acid ketika digunakan biasanya habis hingga 50% dari kapasitasnya dan dapat diisi ulang lagi. Ini dikenal sebagai depth of discharge (DoD).
Tingkat siklus ini umumnya digunakan dalam aplikasi di mana baterai menyediakan arus konstan untuk jangka waktu yang lama, seperti kereta golf, skuter mobilitas, bank daya, bank daya RV, sistem energi surya, dll.
Baterai deep cycle tersedia dalam varian AGM atau GEL.
D) Baterai Cranking atau Engine Starting Lead Acid
Baterai Engine Start memiliki lebih banyak plat tipis. Output arus total dipengaruhi oleh luas permukaan total. Dengan pelat yang lebih tipis per baterai, hasil akhirnya adalah peningkatan luas permukaan yang akan memberikan potensi arus yang jauh lebih tinggi.
Baterai ini telah dirancang khusus untuk menghasilkan daya besar dalam jangka waktu yang singkat. Ini sangat berguna dalam aplikasi start engine.
Baterai ini umumnya dikategorikan berdasarkan peringkat ccA (Cold Cranking Amps). Cold Cranking Amps adalah ukuran arus total yang dapat disediakan oleh baterai yang terisi penuh pada -18 derajat celsius selama 30 detik, tanpa turun di bawah 1,2 V per sel (7,2 V untuk baterai 12 V). Biasanya ini adalah 1% dari kapasitas baterai.
Semakin besar peringkat ccA, semakin besar mesin yang dapat diputar baterai.
Baterai ini tidak dirancang untuk didaur ulang atau dikosongkan. Mereka dirancang untuk menghidupkan mesin dan duduk di atas muatan mengambang yang disediakan oleh alternator kendaraan.
Mengosongkan baterai engkol akan mulai menyebabkan kerusakan permanen pada plat baterai. Ini pada akhirnya akan mengurangi kinerjanya, total rentang hidup, dan dalam beberapa kasus menyebabkan kegagalan total.
){kind=link}