Learn: Cara Kerja Baterai

Baterai, merupakan salah satu komponen yang sangat penting di bidang elektronika praktis. Kegunaannya dan variasi bentuknya di berbagai bidang elektronika membuat baterai seringkali menghasilkan suatu masalah khusus pada penggunaannya. lebih dari itu , banyak orang yang menggunakan baterai tanpa mengetahui karakteristik dasar dari baterai itu sendiri sehingga untuk proyek-proyek kecil seperti pembuatan robot atau perancangan elektronika sederhana seringkali ditemui kendala seperti berkurangnnya tegangan yang disuplay dari baterai meskipun pada baterai tersebut sudah dicantumkan rating tegangan tegangan tertentu yang untuk sebagian orang dipahami dengan tegangan konstan dan kemampuan suplai arus yang menurun seiring dengan pemakaian secara periodik atau kontinyu.

Berdasarkan masalah tersebut timbul pertanyaan apakah sebenarnya baterai itu sumber arus atau sumber tegangan ?. Dari kedua pilihan tersebut sebenarnya sebagai sumber arus sudah tidak cocok disebutkan untuk baterai karena baterai apapun tidak dapat menyuplai arus secara konstan untuk beban yang berubah-ubah. Dan untuk pilihan kedua juga terkendala fakta bahwa tegangan baterai yang sudah lama dipakai akan turun nilainya dari nilai nominalnya jika kita mengukurnya dengan voltmeter dalam kondisi tidak dihubungkan ke beban. Nah, Apakah baterai masih bisa disebut sumber tegangan atau kita menganggap baterai adalah jenis lain?. Berikut ini penjelasan bagaimana sebenarnya baterai menghasilkan tegangan yang nantinya menghasilkan arus yang besarnya tergantung pemakaian beban juga bagaimana tegangan baterai bisa turun jika sudah digunakan berulang kali.

A. Jenis-Jenis Baterai dan Reaksi Kimianya

Tegangan yang dihasilkan oleh baterai tentunya dihasilkan oleh reaksi kimia tertentu yang ada pada baterai itu sendiri contohnya :

1. Zinc-Carbon Battery

Terminal negatif ----> Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2 e⁻ [E° = -0.7626 volts] (oksidasi)

Terminal Positif -----> 2MnO₂(s) + 2 e⁻ + 2NH₄Cl(aq) → Mn₂O₃(s) + 2NH₃(aq) + H₂O(aq) + 2 Cl⁻ [e° ≈ +0.5 v](reduksi)

persamaan reaksi keseluruhan ----> Zn(s) + 2MnO₂(s) + 2NH₄Cl(aq) → Mn₂O₃(s) + Zn(NH₃)₂Cl₂ (aq) + H₂O(l)

Total Voltase yang dihasilkan 0.5 - (-0.7626) = 1.3 ---1.5 V

Struktur baterai carbon -zinc

Kerusakan baterai yang tidak diberi lapisan leakproof dapat terjadi dikarenakan zinc yang merupakan lapisan terluar dari baterai akan terus menerus teroksidasi sehingga lapisan zinc akan semakin tipis dan mengakibatkan Mn₂O₃yang ada dibagian dalam baterai merembes keluar.

a.b. Baterai yang masih bagus, c.d. Baterai yang sudah rusak

Baterai Zinc-Clhoride(Heavy Duty)

Merupakan pengembangan dari baterai zinc-carbon dengan lebih banyak campuran ZnCl2 dan bahan lain yang lebih murni sehingga menghasilkan daya tahan lebih lama dari pada baterai zinc-carbon

reaksi pada katoda MnO₂(s) + H₂O(l) + e^- → MnO(OH)(s) + OH^-(aq)

reaksi keseluruhan Zn(s) + 2 MnO₂(s) + ZnCl₂(aq) + 2 H₂O(l) → 2 MnO(OH)(s) + 2 Zn(OH)Cl(aq)

B. Baterai Zinc-Manganese Diokside (Baterai Alkalin)

pada baterai ini terminal negatifnya (anode) terbuat dari zinc yang berwujud serbuk yang akan memberikan tempat lebih luas sehingga dapat meningkatkan kapasitas arus yang dihasilkan. Elektrolitnya berupa potassium hidroxide akan dikomsumsi selama proses discharge.

Proses setengah reaksi

Zn_(s) + 2OH⁻_(aq) → ZnO_(s) + H₂O_(l) + 2e⁻ [e° = -1.28 V]

2MnO₂_(s) + H₂O_(l) + 2e⁻ → Mn₂O₃_(s) + 2OH⁻_(aq) [e° = +0.15 V]

reaksi keseluruhan

$\mathrm{Zn_{(s)} + 2MnO_{2(s)} \leftrightharpoons Mn_2O_{3(s)} + ZnO_{(s)}}$ [e° = 1.43 V]