Baterai : Sejarah, Jenis, Serta Cara Kerjanya

March 28, 2018 18028 Views

Di dalam kehidupan sehari-hari, kita semua pastinya tidak terlepas dari penggunaan barang atau alat-alat elektronik. Hal tersebut terbukti dengan banyaknya barang-barang yang ada di sekitar kita yang mana seringkali kita gunakan untuk membantu dalam mengerjakan pekerjaan kita sehari-hari.

Dalam penggunaan alat-alat maupun barang elektronik, pastinya ada sesuatu yang menjadi sumber daya agar alat tersebut bisa kita gunakan. Sumber daya yang dimaksudkan adalah Baterai. Yang mana baterai ini bertugas sebagai penyedia sumber daya agar alat elektronik yang kita gunakan bisa bekerja dengan baik sesuai dengan kebutuhan.

Berbicara mengenai baterai, apa saja sih hal yang bisa kita pahami dari benda yang satu ini? Nah, pada artikel kali ini saya akan membahas hal-hal yang bisa kita pahami mengenai baterai ini. Untuk lebih jelasnya, silahkan simak ulasan lengkapnya berikut ini.

Apa Itu Baterai?

Hal pertama yang bisa kita pahami adalah mengenai definisi mengenai baterai ini. Sesuai dengan apa yang telah disebutkan di atas, baterai bisa dikatakan merupakan sebuah benda yang mana berguna untuk menyediakan sumber daya pada sebuah alat elektronik agar alat tersebut bisa digunakan dengan baik sebagaimana semestinya.

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya.

Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

Pada baterai terdapat dua kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif berada pada bagian batang baterai. Sedangkan, kutub negatif baterai berada pada bagian bawah baterai. Reaksi kimia yang terjadi di dalam baterai menimbulkan arus listrik bermuatan positif dan negatif.

Baterai mengalirkan arus listrik secara langsung. Arus listrik bermuatan positif dialirkan melalui ujung knob bagian atas baterai (kutub positif baterai). Ada pun arus listrik bermuatan negatif dialirkan melalui pelapis bagian bawah baterai (kutub negatif baterai). Selanjutnya, arus listrik bermuatan positif dan negatif mengalir secara terpisah melalui kabel (kawat tembaga) menuju ke alat.

Ketika kawat tembaga dihubungkan ke kutub-kutub baterai, muatan-muatan tersebut mengalir melalui konduktor tembaga. Kawat tembaga yang mengalirkan arus bermuatan positif akan menuju pada bagian penerima muatan positif alat. Sedangkan bagian negatif akan menuju pada bagian penerima muatan negatif pada alat.

Sejarah Perkembangan Baterai

Hal lain yang bisa kita pahami adalah mengenai sejarah perkembangan dari baterai itu sendiri. Ternyata, baterai pertama kali ditemukan oleh fisikawan asal Italia. Alessandro Volta, seorang fisikawan Italia, adalah orang pertama yang menemukan baterai pada tahun 1800. Volta juga membuat penemuan penting lain dalam bidang pneumatik, serta meteorologi dan elektrostatika. Alessandro Volta lahir di Como, Italia, dan pada usia 29 tahun menjadi profesor fisika di Royal School di kota kelahirannya.

Pada tahun 1774, Volta menemukan electrophorus atau sebuah perangkat yang bisa menghasilkan listrik statis. Setelah 5 tahun di Royal School, Alessandro Volta dipanggil untuk menjadi profesor di University of Pavia pada tahun 1779. Di tempat tersebut, dia menemukan “tumpukan volta”, metode praktis pertama untuk memproduksi listrik.

Tumpukan volta dibuat dengan menumpuk piringan tembaga dan cakram seng secara berselingan dengan potongan karton yang dicelupkan dalam air garam ditempatkan di antara kedua piringan tersebut. Tumpukan tersebut mampu menghasilkan arus listrik. Penemuan ini diakui sebagai baterai pertama yang menghasilkan arus listrik secara konsisten dan dapat diandalkan.

Selain berasal dari penemuan oleh fisikawan Italia, ternyata sejarah perkembangan baterai juga terjadi di Baghdad. Penemuan ini berawal ketika sebuah silinder tembaga diletakkan di tengah-tengah batang besi dalam larutan yang tidak diketahui. Larutan ini belakangan disebut elektrolit dan peristiwanya dikenal sebagai ionisasi larutan elektrolit.

Baterai yang ditemukan di Baghdad merupakan salah satu artifak kuno yang paling membingungkan para ilmuwan maupun arkeolog. Pada tahun 1930 silam, pada sebidang makam kuno di luar Baghdad (Khujut Rabula), beberapa arkeolog yang melakukan penggalian di sana menemukan sebuah artifak yang diduga merupakan satu set baterai kimia yang usianya telah mencapai 2000 tahun lebih.

Artifak aneh tersebut terdiri atas sebuah silinder tembaga, batang besi, serta aspal yang disusun sedemikian rupa dalam sebuah jambangan kecil (tinggi 14 cm dan diameter 8 cm) yang terbuat dari tanah liat. Setelah para ahli mereka ulang, ternyata memang benar didapati bahwa artifak tersebut merupakan sebuah baterai elektrik kuno. Para peneliti berhasil memperoleh tegangan sebesar 1,5 volt dari artifak batu baterai elektrik tersebut, yang bekerja nonstop selama 18 hari dengan cara memasukkan cairan asam ke dalam jambangannya, misalnya air jeruk (sunkist atau lemon lebih bagus), H2SO4, serta semua larutan golongan elektrolit (Jenstea, 2010).

Usia artifak baterai kuno ini diperkirakan berkisar 2.000 – 5.000 tahun, jauh sebelum Alessandro Volta (Italia) membuat baterai pertama kali pada tahun 1800 M serta Michael Faraday (Inggris) menemukan induksi elektromagnetik dan hukum elektrolisis pada tahun 1831 M yang jarak penemuannya hingga kini mencapai sekitar 200 tahun lebih. Temuan ini tentunya dapat mengubah pandangan manusia masa kini akan kemajuan teknologi yang telah dicapai oleh peradaban manusia masa lalu.

Nampaknya, aktivitas elektrik telah dikenal oleh manusia pada masa-masa itu. Tidak hanya artifak baterai di Baghdad saja yang menarik perhatian para ilmuwan maupun arkeolog di seluruh dunia, tetapi juga terdapat beberapa artifak serupa yang diduga juga sebagai peralatan elektrik masa silam, seperti Dendeera Lamps, Assyrian Seal, maupun The Coffin of Henettawy (Jenstea, 2010).

Baterai Nickel Cadmium (Ni-Cad) yang merupakan baterai yang dibuat dari campuran Nikel dan Cadmium, diproduksi pertama kali setelah penemuan artifak batu baterai di Baghdad yang membuat perhatian dunia tertuju ke arah penelitian tentang pembuatan dan pengembangan baterai yakni pada tahun 1946. Namun memiliki kekurangan yakni ada pada biaya pembuatan yang mahal, kapasitas berkurang jika baterai tidak dikosongkan (memory effect), dan tidak ramah lingkungan (beracun). Kemudian pada tahun 1980, baterai Nickel Metal Hydride (NiMH) dikembangkan dengan kapasitas lebih besar dan tidak menggunakan senyawa kimia yang berbahaya bagi lingkungan.

Namun, seiring dengan perkembangan teknologi, baterai ini dianggap kurang mampu menangani perangkat eletronik yang baru. Pada perkembangan selanjutnya adalah baterai Lithium-Ion yang ditemukan pertama kali tahun 1960 di Bell Labs. Baterai ini paling banyak digunakan untuk perangkat elektronik karena rasio energi dan berat paling baik, tanpa memory effect (bisa diisi ulang kapan saja), bentuk sangat fleksibel, ringan, dan kehilangan daya saat digunakan paling kecil. Namun sayangnya, kekurangan dari baterai ini adalah umur pakainya tergantung dari lama pembuatan dan seringnya frekuensi isi ulang. Maka dari itu, muncullah baterai Lithium-Polymer (Bataviase, 2010).

Lithium-Polymer (Li-Po) merupakan pengembangan dari Li-Ion, yang mulai digunakan untuk perangkat elektronik sejak tahun 1996. Biaya pembuatan Li-Po lebih murah dibandingkan Li-Ion, dan lebih tahan terhadap kerusakan fisik. Kapasitas penyimpanan energi Li-Po 20% lebih tinggi dibanding Li-Ion, 300% lebih tinggi dibandingkan daya simpan NiCad dan NiMH. Tetapi karena produksinya belum sebanyak baterai Li-Ion, harga jual dari baterai yang satu ini masih lebih mahal (Bataviase, 2010).

Jenis – Jenis Baterai

Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya, batera terbagi menjadi dua jenis, yaitu single use dan juga rechargeable. Untuk lebih jelasnya, berikut ini adalah penjelasan mengenai jenis-jenis baterai.

Baterai Single Use

Baterai single use atau sekali pakai ini merupakan baterai yang paling sering ditemukan di pasaran, hampir semua toko dan supermarket menjualnya. Hal ini dikarenakan penggunaannya yang luas dengan harga yang lebih terjangkau. Baterai jenis ini pada umumnya memberikan tegangan 1,5 Volt dan terdiri dari berbagai jenis ukuran seperti AAA (sangat kecil), AA (kecil) dan C (medium) dan D (besar). Disamping itu, terdapat juga Baterai Primer (sekali pakai) yang berbentuk kotak dengan tegangan 6 Volt ataupun 9 Volt.

Untuk baterai jenis ini terbagi lagi menjadi beberapa jenis yang berbeda, antara lain :

  • Baterai Zinc-Carbon

Baterai Zinc-Carbon juga disering disebut dengan Baterai “Heavy Duty” yang sering kita jumpai di toko-toko ataupun Supermarket. Baterai jenis ini terdiri dari bahan Zinc yang berfungsi sebagai Terminal Negatif dan juga sebagai pembungkus Baterainya. Sedangkan Terminal Positifnya adalah terbuat dari Karbon yang berbentuk Batang (rod). Baterai jenis Zinc-Carbon merupakan jenis baterai yang relatif murah dibandingkan dengan jenis lainnya.

  • Baterai Alkaline (Alkali)

Baterai Alkaline ini memiliki daya tahan yang lebih lama dengan harga yang lebih mahal dibanding dengan Baterai Zinc-Carbon. Elektrolit yang digunakannya adalah Potassium hydroxide yang merupakan Zat Alkali (Alkaline) sehingga namanya juga disebut dengan Baterai Alkaline. Saat ini, banyak Baterai yang menggunakan Alkaline sebagai Elektrolit, tetapi mereka menggunakan bahan aktif lainnya sebagai Elektrodanya.

  • Baterai Lithium

Baterai Primer Lithium menawarkan kinerja yang lebih baik dibanding jenis-jenis Baterai Primer (sekali pakai) lainnya. Baterai Lithium dapat disimpan lebih dari 10 tahun dan dapat bekerja pada suhu yang sangat rendah. Karena keunggulannya tersebut, Baterai jenis Lithium ini sering digunakan untuk aplikasi Memory Backup pada Mikrokomputer maupun Jam Tangan. Baterai Lithium biasanya dibuat seperti bentuk Uang Logam atau disebut juga dengan Baterai Koin (Coin Battery). Ada juga yang memanggilnya Button Cell atau Baterai Kancing.

  • Baterai Silver Oxide

Baterai Silver Oxide merupakan jenis baterai yang tergolong mahal dalam harganya. Hal ini dikarenakan tingginya harga Perak (Silver). Baterai Silver Oxide dapat dibuat untuk menghasilkan Energi yang tinggi tetapi dengan bentuk yang relatif kecil dan ringan. Baterai jenis Silver Oxide ini sering dibuat dalam dalam bentuk Baterai Koin (Coin Battery) / Baterai Kancing (Button Cell). Baterai jenis Silver Oxide ini sering dipergunakan pada Jam Tangan, Kalkulator maupun aplikasi militer.

Baterai Rechargeable

Baterai rechargeable adalah jenis baterai yang dapat di isi ulang atau Rechargeable Battery. Pada prinsipnya, cara Baterai Sekunder menghasilkan arus listrik adalah sama dengan Baterai Primer. Hanya saja, reaksi kimia pada Baterai Sekunder ini dapat berbalik (Reversible). Pada saat Baterai digunakan dengan menghubungkan beban pada terminal Baterai (discharge), Elektron akan mengalir dari Negatif ke Positif.

Sedangkan pada saat Sumber Energi Luar (Charger) dihubungkan ke Baterai Sekunder, elektron akan mengalir dari Positif ke Negatif sehingga terjadi pengisian muatan pada baterai. Jenis-jenis Baterai yang dapat di isi ulang (rechargeable Battery) yang sering kita temukan antara lain seperti Baterai Ni-cd (Nickel-Cadmium), Ni-MH (Nickel-Metal Hydride) dan Li-Ion (Lithium-Ion).

Sama halnya seperti baterai single use, baterai rechargeable juga terbagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu :

  • Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmium)

Baterai Ni-Cd (NIcket-Cadmium) adalah jenis baterai sekunder (isi ulang) yang menggunakan Nickel Oxide Hydroxide dan Metallic Cadmium sebagai bahan Elektrolitnya. Baterai Ni-Cd memiliki kemampuan beroperasi dalam jangkauan suhu yang luas dan siklus daya tahan yang lama. Di satu sisi, Baterai Ni-Cd akan melakukan discharge sendiri (self discharge) sekitar 30% per bulan saat tidak digunakan. Baterai Ni-Cd juga mengandung 15% Tosik/racun yaitu bahan Carcinogenic Cadmium yang dapat membahayakan kesehatan manusia dan lingkungan hidup. Saat ini, penggunaan dan penjualan Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmiun) dalam perangkat Portabel Konsumen telah dilarang oleh EU (European Union) berdasarkan peraturan “Directive 2006/66/EC” atau dikenal dengan “Battery Directive”.

  • Baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride)

Baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride) memiliki keunggulan yang hampir sama dengan Ni-Cd, tetapi baterai Ni-MH mempunyai kapasitas 30% lebih tinggi dibandingkan dengan Baterai Ni-Cd serta tidak memiliki zat berbahaya Cadmium yang dapat merusak lingkungan dan kesehatan manusia. Baterai Ni-MH dapat diisi ulang hingga ratusan kali sehingga dapat menghemat biaya dalam pembelian baterai. Baterai Ni-MH memiliki Self-discharge sekitar 40% setiap bulan jika tidak digunakan. Saat ini Baterai Ni-MH banyak digunakan dalam Kamera dan Radio Komunikasi. Meskipun tidak memiliki zat berbahaya Cadmium, Baterai Ni-MH tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia dan lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan daur ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.

  • Baterai Li-Ion (Lithium-Ion)

Baterai jenis Li-Ion (Lithium-Ion) merupakan jenis Baterai yang paling banyak digunakan pada peralatan Elektronika portabel seperti Digital Kamera, Handphone, Video Kamera ataupun Laptop. Baterai Li-Ion memiliki daya tahan siklus yang tinggi dan juga lebih ringan sekitar 30% serta menyediakan kapasitas yang lebih tinggi sekitar 30% jika dibandingkan dengan Baterai Ni-MH. Rasio Self-discharge adalah sekitar 20% per bulan. Baterai Li-Ion lebih ramah lingkungan karena tidak mengandung zat berbahaya Cadmium. Sama seperti Baterai Ni-MH (Nickel- Metal Hydride). Meskipun tidak memiliki zat berbahaya Cadmium, Baterai Li-Ion tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia dan Lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan daur ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.

Cara Kerja Baterai

Setelah mengetahui pengertian, sejarah serta jenis-jenisnya, ada baiknya bagi kita untuk mengetahui juga bagaimana cara kerja dari baterai ini. Baterai merupakan sebuah benda yang mana menjadi sebuah sumber daya listrik bagi alat-alat elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Listrik, seperti yang mungkin sudah kita ketahui bersama, merupakan aliran elektron melalui jalur konduktif seperti kawat. Jalan ini disebut juga dengan sirkuit. Baterai memiliki tiga bagian, anoda (-), katoda (+), dan elektrolit. Katoda dan anoda (sisi positif dan negatif pada kedua ujung baterai tradisional) dihubungkan ke sirkuit listrik.

Reaksi kimia dalam baterai menyebabkan terbentuknya elektron pada anoda. Hal ini menghasilkan perbedaan listrik antara anoda dan katoda. Anda bisa memikirkan perbedaan ini sebagai penumpukan elektron yang tidak stabil. Elektron ingin mengatur ulang diri untuk menyingkirkan perbedaan ini. Tapi mereka melakukan ini dengan cara tertentu. Elektron saling tolak-menolak dan mencoba pergi ke tempat dengan sedikit elektron.

Pada baterai, satu-satunya tempat yang harus ditempuh adalah katoda. Tapi, elektrolit membuat elektron tidak bergerak langsung dari anoda ke katoda di dalam baterai. Bila sirkuit tertutup (kawat menghubungkan katoda dan anoda) elektron akan bisa sampai ke katoda. Pada gambar di atas, elektron melewati kawat, menyalakan bohlam di sepanjang jalan. Inilah salah satu cara untuk menggambarkan bagaimana potensi listrik menyebabkan elektron mengalir melalui sirkuit.

Namun, proses elektrokimia ini mengubah bahan kimia di anoda dan katoda sehingga membuat mereka berhenti memasok elektron. Jadi daya yang tersedia di dalam baterai terbatas.

Nah, itulah penjelasan mengenai pengertian, sejarah, jenis dan juga cara kerja dari baterai. Seperti yang sudah kita ketahui, hampir semua barang elektronik yang kita gunakan sehari-hari menggunakan baterai sebagai sumber daya penghasil listriknya. Tanpa adanya baterai, sudah dapat dipastikan gadget yang merupakan alat elektronik yang paling sering kita gunakan tidak akan ada fungsinya sama sekali.

Untuk itu, mungkin bisa dikatakan bahwa baterai merupakan salah satu penemuan yang sangat berpengaruh di dunia dan bahkan mengalami perkembangan hingga sampai sekarang baterai masih banyak digunakan dan juga semakin banyak dikembangkan agar lebih baik lagi.

Semoga artikel tentang baterai ini bermanfaat dan bisa menambah pengetahuan bagi kita semua. Terima kasih sudah membaca.