9 Jenis Baterai Beserta Penggunaannya

Jenis Baterai - Baterai merupakan suatu perangkat yang menyimpan energi listrik dalam bentuk bahan kimia. Melalui reaksi elektrokimia, baterai mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik arus searah (DC).

Reaksi elektrokimia pada baterai terjadi dengan memindahkan elektron dari satu material ke material lainnya (yang disebut elektroda) menggunakan arus listrik. Penemuan baterai pertama kali dilakukan oleh fisikawan Italia bernama Alessandro Volta pada tahun 1800.

Baik Anda seorang insinyur atau bukan, sudah pasti Anda pernah melihat setidaknya dua jenis baterai yang berbeda, yaitu baterai kecil dan baterai yang lebih besar. Baterai kecil umumnya digunakan pada perangkat seperti jam tangan, alarm, atau detektor asap, sedangkan aplikasi seperti mobil, truk, atau sepeda motor menggunakan baterai isi ulang yang relatif lebih besar.

Baterai telah menjadi sumber energi yang signifikan dalam dekade terakhir. Selain itu, baterai tersedia dalam berbagai jenis dan ukuran sesuai dengan aplikasinya. Jadi, pada artikel ini kita akan membahas berbagai jenis baterai dan penggunaannya.

Cara Kerja Baterai

Baterai menghasilkan energi listrik sesuai permintaan dengan menggunakan terminal atau elektroda baterai. Terminal positif terletak di bagian atas baterai yang digunakan untuk kepentingan konsumen seperti senter dan elektronik.

Casing luar atau bagian bawah baterai umumnya disebut sebagai terminal negatif. Kedua terminal ini sangat umum pada semua jenis baterai. Zat kimia yang mengelilingi terminal ini dan baterai secara keseluruhan membentuk sel energi.

Sel energi menghasilkan energi ketika terminal positif dan negatif terhubung ke rangkaian listrik. Misalnya, bagian logam di dalam senter dan perangkat tersebut menyala. Zat kimia di dalam sel (alkaline atau lithium) memulai reaksi untuk menghasilkan ion dan elektron yang memberi daya pada apa pun yang terhubung ke baterai.

Klasifikasi Baterai

1. Baterai Primer

Baterai primer merupakan sumber listrik sederhana dan praktis untuk banyak perangkat elektronik portabel seperti lampu, kamera, jam tangan, mainan, radio, dll. Jenis baterai ini tidak dapat diisi ulang setelah habis. Mereka terdiri dari sel elektrokimia yang reaksi elektrokimianya tidak dapat dibalikkan.

Secara umum, baterai primer relatif murah, ringan, dan praktis digunakan dengan sedikit atau tanpa perawatan. Baterai primer hadir dalam berbagai ukuran dan bentuk, mulai dari baterai koin hingga baterai AA. Baterai ini umumnya digunakan dalam aplikasi seperti pacemaker, pelacak hewan, jam tangan, remote control, mainan anak-anak, dll.

2. Baterai Sekunder

Baterai sekunder menggunakan sel elektrokimia yang reaksi kimianya dapat dibalikkan dengan mengaplikasikan tegangan tertentu ke baterai. Baterai ini juga dikenal sebagai baterai isi ulang karena dapat diisi ulang setelah energi baterai habis. Mereka digunakan sebagai inverter untuk pasokan daya serta sumber daya mandiri.

Baterai sekunder juga digunakan di tempat-tempat di mana akan terlalu mahal atau tidak praktis menggunakan baterai sekali pakai. Baterai sekunder berkapasitas kecil digunakan dalam perangkat portabel seperti telepon seluler, sementara baterai berkapasitas besar digunakan dalam kendaraan listrik dan aplikasi berdaya tinggi lainnya.

Jenis-jenis Baterai

Berikut adalah jenis-jenis baterai beserta penggunaannya:

1. Baterai asam timbal (Lead-acid)
2. Baterai nikel-kadmium (Ni-Cd)
3. Baterai nikel-metal hybrid (Ni-MH)
4. Baterai lithium-ion (Li-ion)
5. Baterai alkaline
6. Baterai seng-karbon (Zinc-carbon)
7. Baterai sel koin (Coin cell)
8. Sel seng-udara (Zinc-air)
9. Baterai asam timbal tertutup (Sealed lead-acid)

1. Baterai Asam Timbal (Lead-acid)

Baterai asam timbal adalah jenis baterai isi ulang yang mengandung asam timbal dan banyak digunakan di mobil dan kendaraan lainnya untuk memberikan daya pada sistem pencahayaan. Baterai asam timbal memiliki kepadatan energi yang relatif rendah dibandingkan dengan baterai isi ulang modern.

Meskipun demikian, kemampuan mereka untuk menyuplai arus tinggi membuat sel-sel ini memiliki rasio daya-berat yang relatif besar. Kapasitas baterai asam timbal berkisar antara 2V hingga 24V, dan umumnya terdapat dalam bentuk baterai 2V, 6V, 12V, dan 24V. Kepadatan daya baterai ini adalah 7 Wh/kg.

Karena tersedia dengan harga yang rendah dan mampu memberikan arus tinggi yang diperlukan oleh motor penggerak, baterai asam timbal sangat cocok digunakan dalam kendaraan bermotor.

2. Baterai Nikel-kadmium (Ni-Cd)

Baterai nikel-kadmium juga merupakan jenis baterai isi ulang yang menggunakan nikel oksida hidroksida dan kadmium sebagai elektroda. Salah satu keuntungan utama dari baterai Ni-Cd adalah kemampuannya untuk mempertahankan tegangan dan menyimpan daya saat tidak digunakan.

Jenis baterai ini memiliki tegangan terminal yang turun hampir sampai akhir pemakaian saat sedang dalam tahap pemakaian dengan tegangan sekitar 1,2 volt. Meskipun jarang digunakan, baterai ini relatif murah dan memiliki tingkat pengosongan yang jauh lebih rendah dibandingkan baterai NiMH.

Baterai ini diproduksi dalam berbagai ukuran dan kapasitas, mulai dari yang tersegel untuk perangkat portabel hingga sel besar dengan kipas yang digunakan untuk pasokan daya cadangan dan tenaga motor. Paket yang lebih kecil digunakan dalam perangkat portabel, elektronik, dan mainan, sementara paket yang lebih besar digunakan dalam baterai starter pesawat terbang dan kendaraan listrik.

3. Baterai Nikel-metal Hybrid (Ni-MH)

Baterai nikel-metal hybrid adalah baterai isi ulang yang digunakan dalam perangkat elektronik sehari-hari seperti smartphone, laptop, dan perkakas listrik portabel. Pada jenis ini, reaksi kimia di elektroda positifnya mirip dengan sel nikel-kadmium, keduanya menggunakan nikel oksida hidroksida.

Namun, elektroda negatifnya menggunakan paduan yang dapat menyerap hidrogen sebagai pengganti kadmium yang digunakan dalam baterai NiCd. Baterai ini digunakan dalam perangkat dengan daya tinggi karena kapasitas dan kepadatan energinya yang tinggi. Secara umum, baterai ini digunakan sebagai alternatif karena memiliki tegangan sel yang sedikit lebih rendah namun umumnya kompatibel.

4. Baterai Lithium-ion (Li-ion)

Jenis baterai ini terdiri dari sel-sel di mana ion-ion litium bergerak dari elektroda negatif melalui elektrolit ke elektroda positif saat sedang dalam tahap pemakaian dan kembali saat sedang diisi ulang. Baterai lithium-ion digunakan dalam perangkat dengan penggunaan arus listrik yang tinggi seperti remote mobil.

Baterai ini sangat populer dan umum digunakan dalam laptop, ponsel cerdas, kamera, dll. Baterai lithium-ion umumnya memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi, efek memori yang kecil atau tidak ada, dan tingkat pengosongan diri yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis baterai lainnya. Baterai ini memiliki masa pakai sekitar 300 hingga 500 siklus pengisian atau sekitar dua hingga tiga tahun.

5. Baterai Alkaline

Baterai alkaline mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan menggunakan mangan dioksida sebagai elektroda positif dan silinder seng sebagai elektroda negatif untuk memberi daya pada rangkaian eksternal. Baterai alkaline isi ulang dirancang agar dapat sepenuhnya diisi ulang setelah penggunaan berulang.

Baterai ini dapat digunakan untuk perangkat dengan penggunaan arus tinggi maupun rendah, namun dapat cepat habis dalam perangkat dengan penggunaan arus tinggi seperti kamera digital. Baterai ini memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dan umur yang lebih lama, namun memberikan tegangan yang serupa dengan baterai seng-karbon. Pengisian ulang baterai alkaline sekali pakai dapat berbahaya, oleh karena itu pengguna harus memperhatikan labelnya.

6. Baterai Zinc Carbon

Baterai seng-karbon menyediakan arus listrik langsung melalui reaksi elektrokimia antara seng dan mangan dioksida dalam keberadaan elektrolit. Baterai ini ditemukan dalam peralatan di seluruh rumah, seperti remote kontrol pengatur suhu.

Umumnya, baterai ini menawarkan kapasitas yang lebih tinggi dan resistansi internal yang lebih rendah dibandingkan baterai alkaline. Selain itu, mereka memiliki kinerja yang lebih baik pada suhu rendah, resistansi kebocoran yang lebih baik, dan pengosongan diri yang rendah. Baterai seng-karbon memiliki siklus hidup yang pendek dan paling cocok digunakan dalam perangkat dengan penggunaan arus rendah.

7. Baterai Sel Koin

Baterai sel koin adalah baterai sel tunggal kecil yang biasanya berbentuk silinder pendek dan mirip dengan tombol. Jenis baterai ini memiliki pemisah yang menghubungkan elektrolit di antara mereka dan mengontrol aliran ion yang menciptakan listrik.

Baterai ini memiliki umur layanan yang panjang dan ditemukan dalam perangkat portabel kecil seperti jam tangan dan kalkulator saku. Baterai ini terbuat dari baja tahan karat yang membentuk badan sel dan terminal positif, serta tutup atas logam yang membentuk terminal negatif. Karena konsistennya yang tinggi dan dapat diandalkan, baterai ini sangat cocok digunakan dalam produk yang membutuhkan layanan berkelanjutan yang lama.

8. Baterai Zinc-air

Baterai zinc-air umumnya bekerja dengan mengoksidasi seng dengan oksigen dari udara. Karena diaktifkan oleh udara, baterai ini siap digunakan ketika oksigen berinteraksi dengan seng di dalamnya. Baterai ini memiliki kepadatan energi yang tinggi dan relatif murah untuk diproduksi.

Baterai ini tersedia dalam berbagai ukuran, mulai dari sel koin yang sangat kecil untuk alat bantu dengar hingga baterai besar yang digunakan dalam kamera film. Jenis baterai ini tetap aktif hingga daya habis, biasanya sekitar tiga tahun. Keuntungan dari baterai ini termasuk tegangan yang stabil selama pengosongan, manfaat lingkungan yang aman, dan biaya yang rendah.

9. Baterai Asam Timbal Tersegel

Baterai asam timbal tersegel adalah jenis baterai asam timbal di mana elektrolit asam sulfat dikondensasikan (menebal), sehingga tidak dapat mengalir keluar. Mereka agak tersegel tetapi memiliki lubang ventilasi jika gas-gas secara tidak sengaja terlepas karena pengisian berlebihan. Baterai ini dirancang untuk bertahan hingga 12 tahun.

Baterai ini dapat dipasang dalam posisi apa pun dan tidak memerlukan perawatan rutin. Mereka memiliki katup pelepas yang diaktifkan ketika baterai menghasilkan gas hidrogen. Jenis baterai ini berperforma baik pada arus beban tinggi. Mereka ditemukan pada sepeda motor dan kendaraan semua medan, kursi roda, skuter, dan kapal.

Cara Memilih Baterai

Ada hanya dua fitur yang perlu dipertimbangkan saat memilih baterai untuk aplikasi Anda, yaitu performa dan biaya. Namun, jika kita melihat lebih dalam, ada beberapa faktor lain yang perlu dipertimbangkan dalam memilih baterai yang tepat untuk aplikasi Anda.

Berikut adalah beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan saat memilih jenis baterai yang tepat untuk penggunaan Anda:

1. Kepadatan Energi

Kepadatan energi merujuk pada total jumlah energi yang dapat disimpan per satuan massa atau volume. Hal ini menentukan berapa lama perangkat Anda dapat digunakan sebelum perlu diisi ulang.

2. Kepadatan Daya

Kepadatan daya merujuk pada laju maksimum pengosongan energi per satuan massa atau volume. Misalnya, daya rendah ideal untuk laptop dan iPod, sedangkan daya yang lebih tinggi cocok untuk alat-alat listrik.

3. Keamanan

Penting untuk memastikan bahwa suhu di mana perangkat Anda beroperasi dapat ditangani dengan baik oleh baterai. Pada suhu tinggi, beberapa komponen baterai dapat rusak dan mengalami reaksi eksotermik.

4. Siklus Hidup

Kehidupan baterai yang panjang yang diperlukan untuk sebagian besar aplikasi membutuhkan stabilitas kepadatan energi dan kepadatan daya baterai dengan siklus pengisian dan pengosongan yang sering.

5. Biaya

Penting bahwa biaya pilihan baterai Anda sebanding dengan performanya dan tidak secara abnormal meningkatkan biaya keseluruhan proyek.

6. Arus Pengisian

Ini didefinisikan sebagai arus maksimum yang dapat diterapkan untuk mengisi baterai. Secara praktis, maksimum 1A/2A yang dapat diterapkan jika sirkuit perlindungan baterai sudah terpasang, namun rentang terbaik untuk pengisian baterai adalah sekitar 500 mA.

7. Tegangan Pengisian

Tegangan pengisian merujuk pada tegangan maksimum yang harus diterapkan pada baterai untuk mengisi baterai dengan efisien. Pada dasarnya, 4,2 V dianggap sebagai tegangan pengisian terbaik.