Baterai listrik: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k Bot: Perubahan kosmetika |
Tidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Suntingan seluler lanjutan |
||
| (56 revisi perantara oleh 25 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Batteries.jpg|
'''Baterai''' ([[kata serapan|serapan]] dari [[bahasa Belanda]]: ''batterij'') adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih [[sel elektrokimia]] dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti [[senter]], [[ponsel]], dan [[mobil listrik]].<ref>{{cite book|title=Battery Reference Book|edition=third|last=Crompton|first=T.R.|date=2000-03-20|publisher=Newnes|page=Glossary 3|isbn=978-0-08-049995-6|url=https://books.google.com/?id=QmVR7qiB5AUC&lpg=PA11&dq=battery%20one%20or%20more%20cells&pg=PA11#v=onepage&q&f=false|accessdate=2016-03-18}}</ref> Ketika baterai memasok [[daya listrik]], terminal positifnya adalah [[katode]] dan terminal negatifnya adalah [[anoda]].<ref name="Pauling1988">{{cite book|last1=Pauling|first1=Linus|title=General Chemistry|url=https://archive.org/details/generalchemistry00paul_0|date=1988|publisher=Dover Publications, Inc.|location=New York|isbn=978-0-486-65622-9|page=[https://archive.org/details/generalchemistry00paul_0/page/539 539]|chapter=15: Oxidation-Reduction Reactions; Electrolysis.}}<!--|accessdate=13 May 2016--></ref> Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi [[redoks]] mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan [[Energi bebas Gibbs|energi-bebas]] dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik.<ref name="Schmidt-Rohr 18">{{Cite journal | doi=10.1021/acs.jchemed.8b00479|title = How Batteries Store and Release Energy: Explaining Basic Electrochemistry| journal=Journal of Chemical Education| volume=95| issue=10| pages=1801–1810|year = 2018|last1 = Schmidt-Rohr|first1 = Klaus|bibcode = 2018JChEd..95.1801S}}</ref> Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.<ref>{{cite book|title=Batteries for Portable Devices|first=Gianfranco|last=Pistoia|date=2005-01-25|publisher=Elsevier|isbn=978-0-08-045556-3|page=1|url=https://books.google.ca/books?id=XMe1EnEMuMEC&lpg=PA1&dq=battery%20two%20or%20more%20cells&pg=PA1#v=onepage&q&f=false|accessdate=2016-03-18}}</ref>
'''Baterai''' listrik adalah alat yang terdiri dari 2 atau lebih [[sel elektrokimia]] yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Tiap sel memiliki kutub positif ([[katoda]]) dan kutub negatif ([[anoda]]). Kutub yang bertanda positif menandakan bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda negatif adalah sumber elektron yang ketika disambungkan dengan rangkaian eksternal akan mengalir dan memberikan energi ke peralatan eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan rangkaian eksternal, [[elektrolit]] dapat berpindah sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar dari baterai sehingga menghasilkan kerja.<ref>{{cite web|url=http://www.merriam-webster.com/dictionary/battery|title=Battery - Definition of battery by Merriam-Webster|work=merriam-webster.com}}</ref> Meski sebutan ''baterai'' secara teknis adalah alat dengan beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.▼
Baterai [[
▲
Baterai terdiri dari berbagai bentuk dan ukuran, dari sel berukuran mini untuk [[alat bantu pendengaran]] dan jam tangan hingga bank baterai seukuran ruangan yang bisa memberikan tenaga untuk [[pertukaran telepon]] dan [[pusat data]] komputer.▼
▲Baterai
Baterai memiliki [[energi spesifik]] (energi per satuan massa) yang jauh lebih rendah daripada [[bahan bakar]] biasa seperti bensin. Namun, biasanya hal ini ditutup dengan efisiensi motor listrik yang lebih tinggi daripada motor bakar dalam menghasilkan kerja mekanik.▼
Menurut perkiraan pada tahun 2005, industri baterai di seluruh dunia menghasilkan US$48 [[miliar]] dalam penjualan setiap tahun,<ref>[http://www.dfj.com/cgi-bin/artman/publish/article_141.shtml Power Shift: DFJ on the lookout for more power source investments] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20051201015849/http://www.dfj.com/cgi-bin/artman/publish/article_141.shtml |date=1 December 2005 }}.''Draper Fisher Jurvetson''. Retrieved 20 November 2005.</ref> dengan pertumbuhan tahunan 6%.
▲Baterai memiliki [[energi spesifik]] yang jauh lebih rendah (energi per satuan massa)
== Prinsip operasi ==
[[Berkas:ElectrochemCell.png|
▲[[Berkas:ElectrochemCell.png|thumb|Sel volta untuk tujuan demonstrasi. Contohnya adalah 2 sel-setengah yang dihubungkan dengan [[jembatan garam]] untuk transfer ion.]]
Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 [[sel setengah]] yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan
Tiap sel setengah memiliki [[gaya gerak listrik]] (GGL), ditentukan dari kemampuannya untuk menggerakan arus listrik dari dalam ke luar sel. GGL bersih sebuah sel adalah perbedaan GGL masing-masing sel setengah.<ref name="Saslow 338">Saslow 338.</ref> Maka, jika
Perbedaan potensial <math>\displaystyle{\Delta V_{bat}}</math> pada kutub baterai dikenal dengan
Sebuah sel ideal memiliki resistensi dalam yang dapat diabaikan, maka sel tersebut akan menjaga tegangan terminal konstan sebesar <math>\mathcal{E}</math> sampai habis, kemudian turun menjadi nol. Jika sel menjaga 1,5 volt dan menyimpan muatan satu [[coulomb]] maka pada pelepasan total akan menghasilkan 1,5 [[joule]] kerja.<ref name=pse943 /> Pada sel sebenarnya, resistensi dalam akan meningkat ketika melepas muatan (''discharge'')<ref name="pse976" /> dan tegangan rangkaian terbuka juga menurun ketika melepas muatan. Jika tegangan dan hambatan diplot terhadap waktu, maka grafiknya biasanya berbentuk kurva.
Tegangan yang muncul melewati kutub sel tergantung dari energi yang dilepas dari reaksi kimia pada
Besar energi yang dapat disimpan baterai dipengaruhi oleh dua hal, yaitu tegangan baterai yang bersatuan volt dan kapasitas baterai yang bersatuan Ah. Energi yang disimpan (Wh) = Tegangan baterai (V) x Kapasitas baterai (Ah).
=== Orang/ penemu ===▼
Tegangan baterai sendiri secara teoretik hanya dipengaruhi oleh tipe materialnya. Misal, pada baterai zink klorida, tidak peduli berapapun ukuran baterai, tegangannya ialah 2,12 V.<ref>{{Cite journal|date=1984|title=Energy Data Conversion Handbook|url=http://dx.doi.org/10.1007/978-1-349-07397-9|doi=10.1007/978-1-349-07397-9}}</ref> Lalu, kapasitas baterai dipengaruhi oleh ukuran baterai, atau lebih akurat adalah massa material aktif/elektrode yang ada di baterai tersebut.
Namun begitu, secara praktikal besar energi spesifik (energi/gram) yang dapat disimpan jauh lebih rendah daripada teoretik. Hal ini disebabkan terdapat komponen-komponen dalam baterai yang menambah berat baterai yaitu elektrolit, separator, current collector, kontainer, terminal, seal, dll.
Lalu, terdapat faktor seperti penurunan tegangan yang terjadi karena tiga hal. Yang pertama adalah terdapat hambatan dalam baterai yang disebabkan oleh hambatan ionik dari elektrolit dan juga hambatan elektronik dari komponen aktif baterai. Yang kedua adalah adanya polarisasi aktivasi, yaitu polarisasi yang terjadi karena reaksi elektrokimia pada permukaan elektrode. Yang ketiga adalah polarisasi konsentrasi, yaitu polarisasi yang terjadi karena perbedaan konsentrasi reaktan dengan produk pada elektrode yang disebabkan oleh transfer muatan.
Hingga saat ini, baterai sekunder atau isi ulang yang paling umum digunakan di handphone, laptop, maupun mobil listrik ialah baterai litium ion dengan elektrolit cair berupa LiPF6. Elektrolit tersebut sebenarnya memiliki tingkat keamanan yang relatif rendah dibanding karena sifatnya yang mudah bereaksi dengan udara dan terbakar.
Oleh karena itu, saat ini sedang dikembangkan elektrolit padat yang memiliki tingkat keamanan lebih tinggi. Sayangnya, konduktivitas ionik elektrolit padat masih secara umum di bawah elektrolit cair. Dengan begitu, hambatan dalam yang akan dimiliki oleh baterai dengan elektrolit padat secara umum lebih besar dan penurunan tegangan yang akan terjadi juga semakin besar.
== Perkembangan mendatang ==
Pada tahap perkembangan baterai selanjutnya, salah satu baterai sekunder yang digunakan adalah baterai litium ion.<ref name="Reddy, T. 2010">Reddy, T. (2010). Linden's Handbook of Batteries, 4th Edition: McGraw-Hill Education.</ref> Hal ini dikenal juga sebagai bagian dari baterai generasi selanjutnya (''next generation battery''), yang sedang aktif diteliti di lab sebagai alternatif baru untuk baterai.{{fact}} Namun, manusia selalu menginginkan yang lebih baik, terutama dari segi keamanan, rapat energi, dan rapat daya supaya memungkinkan berbagai aplikasi yang lebih canggih. Tiga contoh baterai generasi selanjutnya adalah [[baterai all solid state]], baterai litium sulfur, dan baterai logam udara (''metal-air'').<ref name="Reddy, T. 2010"/>
Baterai litium sulfur terdiri dari anode berupa logam litium dan katode berupa sulfur (S<sub>8</sub>). Kelebihan utama dari baterai litium sulfur adalah rapat energinya yang sangat tinggi secara teoretik yaitu 2.500 Wh/kg, sekitar lima kali rapat energi yang baterai litium ion yang saat ini ada di pasaran. Oleh karena itu, baterai ini dianggap sangat berprospek untuk aplikasi seperti mobil listrik yang membutuhkan penyimpanan banyak energi dalam ruangan dan berat yang kecil.<ref name=":0">L.C.L.L. Shaw, Recent advances in lithiumesulfur batteries, Journal of Power Sources, 267 (2014) 770 - 783.</ref><ref name=":1">G. Aldridge, Li-S Lithium Sulfur: An Energy Revolution, 2018.</ref> Namun begitu, ada satu kekurangan utama dari baterai litium sulfur. Kekurangan tersebut adalah umur baterai yang sangat rendah karena ketidakmampuan baterai untuk mengulang banyak siklus pemakaian. Setelah beberapa kali penggunaan, kapasitas baterai litium sulfur sudah turun sangat drastis menjadi rendah. Hal ini disebabkan terbentuknya senyawa-senyawa sulfida tak diinginkan pada saat proses pemakaian dan pengisian.<ref name=":0" /><ref name=":1" />
Baterai logam udara merupakan baterai yang menggunakan logam sebagai anode dan udara (O<sub>2</sub>) sebagai katode. Ketiga logam yang digunakan adalah litium, maka baterai tersebut disebut dengan [[baterai litium-udara]] ([[bahasa Inggris]]: ''lithium-air'') yang secara teoretik memiliki rapat energi 13.000 Wh/kg. Hal ini dimungkinkan karena anodanya yang berupa udara memiliki rapat energi yang sangat rendah. Baterai logam udara ini bisa dikatakan memiliki kerja yang hampir sama dengan ''fuel cell,'' yang menyimpan energi menggunakan gas H<sub>2</sub> dan diisi dengan cara mengisi gas H<sub>2</sub>. Di sisi lain, baterai logam udara diisi dengan cara yang sama dengan mengecas baterai bisanya. Selain baterai litium-udara, baterai logam udara yang paling sering dikembangkan saat ini adalah baterai seng udara (''zinc-air'').<ref>F. Cheng, J. Chen, Metal–air batteries: from oxygen reduction electrochemistry to cathode catalysts, Chem Soc Rev, 41 (2012) 2172–2192.</ref>
Kekurangan yang menyebabkan baterai logam udara ini masih sangat jauh dari aplikasi komersial ada 4. Yang paling utama adalah sulitnya mendapatkan elektrolit yang cocok dan memiliki seluruh sifat yang diinginkan yaitu stabil dengan logam dan bisa melarutkan udara, tidak beracun, serta rentang elektrokimia yang luas. Kekurangan lainnya adalah pembentukan ''solid electrolyte interphase'' (SEI) karena logam bereaksi dengan elektrolit, risiko korsleting karena tumbuhnya dendrit, dan stabilitas katode tempat terjadi reaksi yang biasanya diperankan oleh karbon.<ref>D. Georgi, Metal Air Batteries, Half a Fuel Cell?, 42nd Power Sources Conference, 2010.</ref>
== Lihat pula ==
* [[John Frederic Daniell]]
* [[Thomas Edison]]
Baris 46 ⟶ 71:
* [[Penyimpanan energi]]
* [[Baterai lokal]]
* [[Power supply|Pencatu daya]]
* [[
* [[Tenaga surya]]
* [[Energi terbarui]]
Baris 55 ⟶ 80:
=== Konsep elektronik terkait ===
* [[Rangkaian seri dan paralel]]
* [[
* [[Kapasitor elektrolitik]]
* [[
* [[Ignition system]]
* [[
* [[Jump start]]
* [[Lantern]]
* [[
* [[
* [[
* [[Persamaan Nernst]]
* [[Penyimpanan energi superkonduksi magnetik]]
* [[
=== Penemuan terkait ===
* [[Baghdad Battery|Baterai Bagdad]]
* [[
* [[
* [[Daftar penemu]]
=== Lainnya ===
* [[Mesin hibrida gas
* [[Mobil hibrida]]
* [[
* [[Waste]]
* [[
* [[Battery room]]
Baris 90 ⟶ 112:
== Pranala luar ==
* [http://electrochem.cwru.edu/ed/encycl/art-b02-batt-nonr.htm Electrochemistry Encyclopedia NONRECHARGEABLE BATTERIES] {{Webarchive|url=https://archive.today/20121212040502/http://electrochem.cwru.edu/ed/encycl/art-b02-batt-nonr.htm |date=2012-12-12 }}
* [http://www.windsun.com/batteries/battery_Glos.htm Battery Glossary & Terminology] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060412203621/http://www.windsun.com/Batteries/battery_Glos.htm |date=2006-04-12 }}
* [http://www.freeenergynews.com/Directory/Battery/index.html Battery Technologies] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060408135558/http://freeenergynews.com/Directory/Battery/index.html |date=2006-04-08 }} - Directory page covering theory, research and development, and market devices that improve the trend toward clean, renewable energy. (''FreeEnergyNews'')
* [http://hotwired.wired.com/wired_online/4.10/batteries/index.html ''Jet-Powered Computers'', a look at future battery technologies by Fred Hapgood] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060720180401/http://hotwired.wired.com/wired_online/4.10/batteries/index.html |date=2006-07-20 }}
* [http://fhapgood.fastmail.fm/microturbine.htm ''The Microturbine'', battery technology as "the Next Big Thing" by Fred Hapgood] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050730085426/http://fhapgood.fastmail.fm/microturbine.htm |date=2005-07-30 }}
* [http://www.exide.com/ Exide Technologies, a typical manufacturer of batteries for industrial and other applications]
* [http://www.buchmann.ca/default.asp Batteries in a Portable World - A Handbook on rechargeable batteries for non-engineers] - Has a comprehensive FAQ section on rechargeable batteries
* [http://www.mpoweruk.com/history.htm Battery Timeline] - History of batteries, energy and related technologies
* [http://www.infoworld.com/article/05/07/13/HNmobilefuelcells_1.html?source=NLC-WIR2005-07-14 ''Mobile phone fuel cells coming in 2007'' Infoworld July 13, 2005]
* [http://peswiki.com/energy/Directory:Batteries "Battery Resources"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060213172611/http://peswiki.com/energy/Directory:Batteries |date=2006-02-13 }} of PESWiki, the community-built website dealing with alternative and renewable energy solutions
[[Kategori:Baterai| ]]
| |||