Baterai

Baterai

Baterai adalah sel galvanic,atau beberapa sel galvanic yang disatukan,yang dapat disatukan sebagai sumber arus listrik searah pada voltase tetap.Meskipun cara kerja baterai pada dasarnya sama dengan sel galvanic,baterai memiliki keunggulan karena sifatnya yang berdiri sendiri dan tidak memerlukan komponen tambahan seperti jembatan garam.Disini kita akan membahas beberapa jenis baterai yang banyak digunakan.

Baterai Sel Kering

Sel kering yaitu sel tanpa komponen cairan,yang paling lazim,ialah sel Lenlanche yang digunakan di lampu senter dan radio transistor.Anoda selnya terbuat dari sebuah kaleng  atau wadah seng yang bersentuhan dengan mangan dioksida (MnO₂) dan sebuah elektrolit.Elektrolit ini terdiri atas ammonium klorida dan seng klorida dalam air,yang ditambahkan pati (amilum) sebagai pengental agar larutan menyerupai pasta sehingga tidak mudah bocor.Sebatang karbon berfungsi sebagai katoda yang direndam di dalam elektrolit ini pada bagian tengah sel.Reaksi selnya adalah

          Anoda :      Zn_(s) àZn²⁺_(aq) + 2e

         Katoda :       2NH₄⁺_(aq) + 2MnO_2(s) + 2e à Mn₂O_3(s) + 2NH_3(aq) + H₂O_(l)

Keseluruhan :    Zn_(s) + 2NH₄⁺_(aq) + 2MnO_2(s) à Zn²⁺ _(aq) + 2NH_3(aq) + H₂O_(l) + Mn₂O_3(s)

Sebenarnya,persamaan ini merupakan bentuk sangat sederhana dari suatu proses yang rumit.Voltase yang dihasilkan oleh sel kering sekitar 1,5 V

Baterai Merkuri

Baterai merkuri banyak digunakan dalam dunia pengobatan dan industry elektronik dan lebih mahal dibandingkan sel kering biasa.Ditempatkan di dalam sebuah silinder baja antikarat,aterai erkuri terdiri atas anoda sng (diamalgamkan dengan sebuah merkuri)yang bersentuhan dengan elektrolit alkali kuat yang mengandung eng ksida dan merkuri(II) oksida.Reaksi selnya adalah

Anoda :                  Zn(Hg) + OH^-_(aq) à ZnO_(s) + H₂O_(l) + 2e

Katoda:                  HgO_(s) + H₂O_(l) + 2e à Hg_(l) + 2OH^-_(aq)

Keseluruhan :        Zn(Hg) + HgO_(s) à ZnO_(s) + Hg_(l)

Karena tidak ada perubahan komposisi elektrolit selama pengoperasian-reaksi sel keseluruhan hanya melibatkan zat padat-baterai merkuri memberikan voltase lebih konstan (1,35 V) dibandingkan sel Lenlanche.Baterai merkuri juga memiliki kapasitas jauh lebih tinggi dan lebih awet.Sifat-sifat ini membuat aterai merkuri ideal untuk digunakan dalam alat pacu jatung,alat bantu dangar,arloji listrik dan pengatur cahaya.

Baterai Bertimbal (Aki)

Baterai bertimbal (aki) yang umum digunakan dimobil terdiriatas enam sel identic yang tersusun secara seri.Setiap sel mempunyai noda timbal an katoda yang terbuat dari timbal dioksida(PbO₂) yang dikemas pada sebuah pelat logam.Baik katoda maupun anoda dicelupkan dalam larutan asam slfat,yang berfungsi sebagai elektrolit.

Reaksi selnya ialah

Anoda : Pb_(s) + SO4^2-(_aq) à PbSO_4(s) + 2e

Katoda : PbO_2(s) + 4H⁺_(aq) + SO4^2- _(aq) + 2e à PbSO_4(s) + 2H₂O_(l)

Keseluruhan : Pb_(s) + PbO_2(s) + 4H⁺_(aq) + 2SO₄^2- _(aq) à 2PbSO_4(s) + 2H₂O_(l)

Pada kondisi kerja normal,setiap sel menghasilkan 2 V , jadi total 12 V dari keenam sel digunakan sebagai catu daya untuk menyalakan rangkaian pengapian mobil dan system listrik lainnya.Aki dapat memberi banyak arus dalam waktu singkat,seperti waktu yang dpakai untuk menyalakan mesin

Tidak seperti sel Leclanche dan baterai merkuri,aki dapat diisi ulang (rechargeable).Pengisian ulang baterai berarti membalik reaksi elektrokimia normal dengan menerapkan voltase eksternal pada katoda dan anoda.(jenis proses ini dinamakan elektrolisis).Reaksi pengisian material awalnya ialah

                          PbSO_4(s) + 2e à Pb_(s) + SO₄^2-_(aq)

                          PbSO_4(s) + 2H₂O_(l) à PbO_2(s) + 4H⁺_(aq) + SO4^2- _(aq) + 2e

Keseluruhan :   2PbSO_4(s) + 2H₂O_(l) à Pb_(s) + PbO_2(s) + 4H⁺ _(aq) + 2SO₄^2-(aq)

Reaksi keseluruhan sepenuhnya berlawanan dengan reaksi sel normal.

Dua aspek kerja aki perlu mendapat perhatin.Pertama,karena reaksi elektrokimia menggunakan asam sulfat,seberapa kurang aki dapat diperiksa dengan mengukur kerapatan elektrolit dengan hydrometer,seperti lazimnya dilakukan di bengkel.Kerapatan cairan dalam aki yang baik dan penuh arus sama atau lebih besar dari 1,2 g/mL.Kedua,orang di daerah dingin kadang-kadang sulit menyalakan mobilnya Karena akinya”mati” perhitungan termodinamika menunjukkan bahwa emf dari banyak sel elektrokimia menurun dengan menurunnya suhu.Namun demikian,untuk baterai timbal,koefisien suhunya adalah sekitar ,5 x 10^-4V/^oC,artinya, penurunan voltase besar 1,5 x 10^-4 V untuk setiap derajat penurunan suhu.Jadi,meskipun perubahan suhunya 40^oC,besarnya penurunan voltase hanyalah sejumlah 6 x 10^-3 V ,yaitu sekitar

(6 x 10-3 V/12 V) x 100 % = 0,05 %

Dari voltase kerja,satu perubahan yang sangat kecil.Penyebab sebenarnya matinya aki ialah meningkatnya viskositas elektrolit karena suhunya menurun.Agar aki dapat berfungsi baik,elektrolit harus bisa menghantar sepenuhnya.Naun,ion bergerak jauh lebih lambat dalam medium yang kental,sehingga resistansi cairan meningkat,mengakibatkan turunnya daya aki.Jika “ aki mati” dihangatkan sampai mendekati suhu kamar pada hari yang dingin,kekuatannya dalam menghantar daya akan kembali.