Baterai telah menjadi bagian penting dari teknologi modern. Anda dapat menemukannya di ponsel dan laptop, serta di mobil dan bahkan dalam penyimpanan energi terbarukan. Kita sering melihat baterai sebagai satu kesatuan. Namun, fondasinya terletak pada komponen yang lebih kecil yang disebut sel baterai. Oleh karena itu, sebuah pertanyaan biasanya muncul: Apa itu sel baterai, dan bagaimana fungsinya?
Sebenarnya, setiap sel adalah unit ringkas yang menyimpan dan menyalurkan energi. Beberapa sel kecil ini menciptakan baterai yang kita andalkan dalam kehidupan sehari-hari. Itulah mengapa sangat penting untuk memahami dasar-dasar sel untuk mengetahui bagaimana kinerja baterai. Jika Anda baru mengenal sel baterai, jangan khawatir! Panduan terperinci ini akan memberikan gambaran yang jelas tentang sel baterai. Jadi, mari kita mulai!
Apa yang dimaksud dengan Sel Baterai?
Pertama-tama, mari kita pahami dasar-dasar mengenai apa sebenarnya sel baterai itu!Â
Sel baterai adalah unit yang lebih kecil dari baterai yang menyimpan energi dan mengubahnya menjadi listrik. Sel baterai memiliki dua ujung, yang disebut elektroda, dan media di antaranya, yang disebut elektrolit. Ketika terhubung ke sirkuit, bahan kimia di dalam sel bereaksi dan menghasilkan arus listrik. Arus inilah yang memberi daya pada perangkat Anda.
Dengan kata sederhana, sel baterai adalah pembangkit tenaga listrik yang memungkinkan teknologi portabel modern. Sel-sel ini adalah alasan mengapa energi dapat dibawa-bawa dan digunakan kapan saja, di mana saja. Namun, sangat penting untuk dicatat bahwa satu sel dapat memberi daya pada perangkat kecil. Namun, mesin yang lebih besar biasanya membutuhkan beberapa sel untuk dihubungkan untuk membentuk paket baterai.
Inilah sebabnya mengapa performa baterai secara langsung bergantung pada kualitas dan kapasitas selnya. Dengan kata lain, semakin kuat selnya, semakin baik kinerja baterai. Selain itu, tidak semua sel baterai sama. Mereka hadir dalam berbagai bentuk dan ukuran untuk memenuhi kebutuhan energi yang berbeda. Variasi ini membuat kegunaannya luas di beberapa industri.Â
Bagian-bagian Dasar dari Sel Baterai
Saya harap Anda memiliki pemahaman dasar mengenai sel baterai dari bagian di atas. Setiap sel baterai mungkin tampak sebagai objek sederhana dari luar. Namun, di dalamnya terdapat struktur yang dirancang dengan cermat. Setiap bagian dari sel memiliki peran tertentu, dan bersama-sama memungkinkan sel untuk menyimpan dan melepaskan energi. Jadi, mari kita selami dan jelajahi beberapa komponen sel baterai yang umum.
- Anoda: Anoda adalah ujung negatif sel. Biasanya terbuat dari bahan seperti grafit, litium, atau seng, tergantung pada jenis baterainya. Tugas utamanya adalah melepaskan elektron saat baterai digunakan. Jadi, ini adalah titik awal di mana listrik mulai mengalir.
- Katoda: Katoda adalah ujung positif sel. Katoda sering kali terbuat dari logam seperti litium kobalt oksida atau mangan oksida. Katoda berperan untuk menerima elektron yang berasal dari anoda. Bersama-sama, anoda dan katoda menciptakan jalur bagi listrik untuk mengalir.
- Elektrolit: Di antara anoda dan katoda terdapat elektrolit. Ini adalah zat kimia yang dapat berbentuk cair, gel, atau padat. Elektrolit memungkinkan partikel bermuatan kecil yang disebut ion untuk bergerak di antara kedua sisi. Tanpa elektrolit, pergerakan muatan tidak akan terjadi.
- Pemisah: Pemisah ini seperti dinding pengaman antara anoda dan katoda. Pemisah ini mencegah keduanya saling bersentuhan secara langsung, yang dapat menyebabkan korsleting. Namun demikian, ini masih memungkinkan ion untuk melewatinya.Â
- Pengumpul Arus:Â Fungsi pengumpul arus adalah untuk memastikan listrik dapat mengalir dari baterai dan menyalakan perangkat. Ini adalah lapisan logam tipis yang melekat pada anoda dan katoda. Mereka mengumpulkan elektron dan mengirimkannya melalui sirkuit eksternal. Hal ini memungkinkan Anda untuk menyalakan perangkat Anda.
Bagaimana Cara Kerja Sel Baterai?
Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, sel baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Namun, proses ini tidak sesederhana kedengarannya. Hal ini terjadi melalui proses yang komprehensif, langkah demi langkah. Jadi, mari selami dan jelajahi cara kerja baterai!
Langkah 1: Reaksi Kimia Dimulai
Seperti yang Anda ketahui, di dalam sel, terdapat dua ujung yang disebut anoda dan katoda. Kedua elektroda ini dicelupkan ke dalam bahan seperti gel yang disebut elektrolit. Ketika Anda menghubungkan baterai ke perangkat, bahan di dalam anoda mulai bereaksi dengan elektrolit. Reaksi ini memaksa anoda untuk melepaskan partikel kecil bermuatan yang disebut elektron. Elektron-elektron ini sekarang siap untuk bergerak. Namun, mereka tidak dapat melewati bagian dalam baterai secara langsung.Â
Langkah 2: Aliran Elektron
Karena elektron tidak dapat menyeberang melalui elektrolit, maka elektron mengambil satu-satunya jalur yang tersedia. Jalur itu adalah sirkuit eksternal yang berisi kabel. Ini berarti mereka meninggalkan anoda, berjalan melalui kabel atau perangkat yang terhubung dengannya, dan bergerak menuju katoda. Pergerakan elektron dari anoda ke katoda ini menciptakan energi listrik. Inilah yang kami sebut sebagai arus yang memberi daya pada perangkat Anda.
Langkah 3: Gerakan Ion
Sementara elektron bergerak di luar baterai, sesuatu yang lain terjadi di dalam. Sebenarnya, ada partikel kecil lainnya di dalam elektrolit yang dikenal sebagai ion. Ion-ion ini membawa muatan listrik. Ion-ion ini bergerak melalui elektrolit dari anoda ke katoda. Pergerakan ini menjaga keseimbangan reaksi kimia dan memungkinkannya berjalan dengan lancar. Tanpa pergerakan ion ini, baterai akan segera berhenti berfungsi.
Langkah 4: Daya Listrik Memberi Daya pada Perangkat
Saat elektron bergerak melalui sirkuit eksternal, elektron melewati perangkat yang terhubung ke baterai. Pergerakan mereka memberikan energi yang menggerakkan perangkat. Misalnya, pada remote control, elektron menerangi sirkuit kecil. Ini mengirimkan sinyal ke perangkat Anda, seperti TV. Pada ponsel, mereka menjalankan layar, aplikasi, dan fitur lainnya. Dengan kata sederhana, pergerakan elektron adalah yang menghidupkan perangkat Anda.
Langkah 5: Mengisi dan Mengosongkan Daya
Pengosongan sel baterai terjadi ketika Anda menggunakan baterai untuk menyalakan perangkat listrik. Selama pengosongan, bahan kimia bereaksi dengan cara yang menyebabkan elektron mengalir dari anoda ke katoda. Elektron-elektron tersebut bergerak melalui kabel, menyalakan perangkat Anda. Di sisi lain, pengisian daya hanya terjadi pada baterai yang dapat diisi ulang, seperti Baterai LiFePO4 dan Asam Timbal.Â
Ini adalah kebalikan dari pemakaian. Bagaimana caranya? Ketika Anda mencolokkan baterai ke sumber listrik, arus akan mendorong elektron kembali ke tempat terbentuknya. Pada saat yang sama, ion-ion di dalam baterai juga kembali ke posisi semula. Proses ini mengatur ulang kimia baterai, membuatnya siap untuk digunakan kembali.Â
Jenis-jenis Sel Baterai
Sel baterai tidak selalu dibuat dalam bentuk yang sama. Desain dan strukturnya berubah tergantung di mana mereka akan digunakan. Oleh karena itu, berdasarkan faktor-faktor ini, ada lima jenis utama sel baterai. Mari kita uraikan rincian dan spesialisasinya dalam bagian ini.Â
1- Sel Alkali
Sel alkaline adalah salah satu sel baterai yang paling umum dan banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Disebut "alkaline" karena menggunakan elektrolit alkali, biasanya kalium hidroksida. Elektrolit inilah yang memungkinkannya bertahan lebih lama dan memberikan lebih banyak daya daripada baterai seng-karbon yang lebih tua. Namun, sel-sel ini tidak dapat diisi ulang. Ini berarti setelah digunakan sepenuhnya, baterai ini tidak dapat diisi ulang. Anda bisa menemukannya di mobil remote control, jam, senter, dan perangkat serupa lainnya.Â
2- Sel Asam Timbal
Sel asam timbal adalah salah satu jenis sel baterai tertua dan paling andal. Sel ini masih banyak digunakan hingga saat ini karena harganya yang murah, tahan lama, dan kemampuannya untuk menghasilkan daya yang tinggi. Sel-sel ini dibuat dengan menggunakan pelat timbal dan elektrolit asam sulfat. Karena kombinasi ini, sel ini menyediakan sumber daya yang stabil dan dapat diandalkan. Ingat, baterai asam timbal yang tidak dapat diisi ulang tidak dapat diisi ulang. Jadi, baterai ini menghasilkan lebih banyak limbah dibandingkan dengan baterai yang dapat diisi ulang.
3- Sel Nikel-Kadmium (NiCd)
Sel nikel-kadmium, sering disebut sebagai baterai NiCd, adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang. Baterai ini menggunakan nikel oksida hidroksida dan logam kadmium sebagai bahan utamanya. Baterai ini menjadi populer karena ketangguhannya, sifatnya yang tahan lama, dan kemampuannya untuk menangani berbagai macam suhu. Selain itu, sel ini juga dapat menghasilkan output daya yang kuat dan stabil. Hal ini membuatnya cocok untuk penggunaan rumah tangga dan industri.Â
4- Sel Nikel-Logam Hidrida (NiMH)
Sel baterai Nickel-Metal Hydride (NiMH) adalah versi lanjutan dari sel berbasis nikel. Bukannya kadmium, produsen sel baterai menggunakan bahan hidrida logam sebagai elektroda negatif. Namun, elektroda positifnya tetap nikel oksida hidroksida. Perubahan ini membuat baterai NiMH lebih aman bagi lingkungan karena tidak mengandung kadmium yang beracun. Mereka juga menawarkan kepadatan energi yang lebih tinggi. Oleh karena itu, mereka dapat menyimpan lebih banyak energi dalam ukuran yang sama dengan sel NiCd. Inilah sebabnya mengapa sel NiMH menjadi populer untuk elektronik konsumen, kamera digital, dan bahkan mobil hibrida.Â
5- Sel Lithium-Ion
Sel lithium-ion adalah sel isi ulang yang paling umum dan canggih yang digunakan saat ini. Sel-sel ini bekerja dengan memindahkan ion lithium antara katoda dan anoda selama pengisian dan pengosongan. Karena desain ini, sel ini sangat efisien dan dapat menyimpan sejumlah besar energi dalam ukuran yang ringkas.Â
Hal ini membuatnya tidak hanya ringan tetapi juga kuat. Manfaat lain dari sel lithium-ion adalah kepadatan energinya yang tinggi. Ini berarti baterai ini dapat bertahan lebih lama sebelum perlu diisi ulang dibandingkan dengan baterai yang lebih tua. Itulah mengapa sel-sel ini umumnya digunakan dalam baterai tingkat tinggi.Â
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa perbedaan antara sel dan baterai?
Sel adalah unit tunggal dasar yang menghasilkan listrik dari reaksi kimia. Sebagai contoh, baterai AA yang digunakan pada remote sebenarnya adalah sel tunggal. Namun, baterai terdiri dari satu atau lebih sel yang dihubungkan secara seri. Sebagai contoh, baterai pada ponsel cerdas atau mobil Anda memiliki banyak sel kecil.
Berapa banyak sel yang membentuk sebuah baterai?
Jumlah sel dalam baterai tergantung pada jumlah voltase dan daya yang dibutuhkan. Sebagai contoh, baterai AA atau AAA biasanya hanya terdiri dari satu sel. Namun, baterai 9V memiliki enam sel kecil di dalamnya, masing-masing sekitar 1,5V. Semua sel tersebut terhubung untuk menghasilkan total 9 volt.
Dapatkah sel mati dalam baterai digunakan kembali?
Tidak, sel yang sudah mati dalam baterai tidak dapat digunakan kembali. Alasannya adalah reaksi kimia di dalam sel telah digunakan, dan tidak dapat diisi ulang. Jadi, mencoba mengisi ulang daya baterai bisa jadi tidak aman.Â
KesimpulanÂ
Sel baterai adalah fondasi dari penyimpanan energi modern. Sel-sel ini memberi daya pada segala hal, mulai dari elektronik rumah tangga hingga sistem energi terbarukan berskala besar. Namun, sel-sel ini menghasilkan energi dengan prinsip kerja dasar. Sebagai contoh, sel ini mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan pergerakan elektron.Â
Selain itu, tergantung pada kegunaannya, sel baterai tersedia dalam berbagai jenis. Masing-masing jenis memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Beberapa di antaranya dapat diisi ulang, sementara yang lainnya tidak dapat diisi ulang, tetapi memiliki masa pakai yang lebih lama. Variasi ini memungkinkan industri untuk memilih opsi terbaik berdasarkan biaya, kinerja, dan keandalan.Â