searah Reaksi kimia yang terjadi pada saat mengisi aki berkebalikan dengan reaksi kimia pada saat aki digunakan. Hal ini berbeda dengan baterai yang reaksi kimianya tidak dapat dibalik. Bagian-bagian akumulator ditunjukkan pada Gambar 8.21. Kutub positif akumulator berupa lempeng-lempeng timbal peroksida berpori dan kutub negatifnya berupa lempeng-lempeng timbel murni berpori.
1 Ampere yang dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali. Secara sederhana aki merupakan sel yang terdiri dari elektroda Pb sebagai anoda dan PbO2 sebagai katoda dengan elektrolit H2SO4. Sumber Gamber 3. 13 Katoda, Anoda, dan Larutan Elektrolit pada Sel Aki Selama pemakaian akan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik, terjadi perubahan katoda, anoda dan elektrolitnya. Arus listrik dihasilkan oleh reaksi redoks spontan, dalam reaksi ini dilepaskan elektron-elektron sehingga arus listrik mengalir pada penghantar luar dari elektroda positif ke elektroda negatif, sehingga pada anoda terjadi perubahan dari timbal dioksida PbO2 menjadi timbal sulfat PbSO4 dan pada katoda terjadi perubahan dari timbal murni Pb menjadi timbal sulfat PbSO4. Pada larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat pekat menjadi encer karena ketika anoda dan katoda berubah menjadi timbal sulfat akan menyerap ion sulfat dari larutan elektrolit dengan mereduksinya menjadi air. Reaksi elektrokimia yang terjadi pada saat aki digunakan, Pada elektrolit H2SO4aq → 2H+ aq + SO42– aq Katoda - Pb s + SO4 2– aq ↔ PbSO4 s Eº = + 1,69 Volt Anoda + PbO2 s + 2H+ aq + 2e ↔ PbSO4 s + 2H2Ol Eº = - 0,36 Volt 65 Potensial yang dihasilkan oleh masing-masing sel tunggal aki selama konsentrasi dan temperatur yang standar adalah Volt. Eº sel = Eº katoda – Eº anoda = 1,69 Volt – – 0,36 Volt = 2,05 Volt Pada saat aki digunakan, anoda maupun katoda perlahan - lahan akan berubah menjadi timbal sulfat PbSO4. Tidak seperti sel kering, reaksi sel asam timbal dapat dikembalikan ke keadaan asalnya dengan mengalirkan listrik melalui sel dalam arah yang berlawanan atau membalik reaksi dalam sel, merubah timbal sulfat dalam pelat kembali ke bahan aktif asal dan mengembalikan ion sulfat ke elektrolit. Pengisian aki sering disebut penyetruman aki. Pada waktu proses pengisian/penyetruman aki terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Pengisian aki dilakukan dengan mengalirkan arus searah yang memiliki beda potensial lebih besar dari beda potensial aki dengan cara menghubungkan kutub positif sumber arus pengisi dengan kutub positif aki PbO2 dan kutub negatif sumber arus pengisi dengan kutub negatif aki Pb. Muatan listrik yang telah berpindah ke kutub negatif, dipindahkan kembali ke kutub positif sehingga potensial kutub positif kembali lebih tinggi daripada potensial kutub negatif. Elektron - elektron pada aki dipaksa kembali ke elektroda aki semula, sehingga dapat membalik reaksi kimia pada kedua elektrodanya. Agar hasil pengisian aki lebih baik, maka digunakan arus kecil dengan waktu yang lama. Reaksi kimia saat aki diisi, yaitu Pada elektrolit H2SO4aq → 2H+ aq + SO42– aq Katoda - PbSO4 s + 2H+ aq ↔ Pb s + H2SO4aq Anoda + PbSO4 s + SO42– aq + 2H2O l ↔ PbO2 s + 2H2SO4aq Total reaksi elektrokimia saat pengisian aki adalah kebalikan dari reaksi pemakaian aki yaitu 66 Jadi, pengisian aki pada prinsipnya mengubah anoda dan katoda yang berupa timbal sulfat PbSO4 menjadi timbal dioksida PbO2 dan timbal murni Pb. Ion Pb2+ tereduksi menjadi timbal logam di katoda, dan ion Pb2+ teroksidasi menjadi PbO2 di anoda. Pada saat pengisian aki terjadi penguapan air sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan menurunkan permukaan asam sulfat . Oleh sebab itu, perlu ditambah air aki untuk menormalkan kembali. Secara umum di pasaran kita mengenal dua jenis aki , aki basah dan aki kering. Yang termasuk jenis-jenis baterai asam timbal adalah aki basah konvensional, aki hybrid, aki kalsium, aki bebas perawatan/maintenance free MF, dan aki kering. 3. Baterai Pada Kendaraan Bermotor Pada kendaraan bermotor aki merupakan sumber arus listrik yang digunakan untuk menghidupkan mesin kendaraan, menghidupkan klakson, lampu, mensuplai energi pada proses sistem pengapian dan sebagainya. Aki pada mobil dan motor biasanya menghasilkan beda potensial 12 Volt terdiri dari 6 sel. Pada saat mesin kendaraan bermotor dihidupkan secara otomatis dinamo Ampere akan mengisi aki sehingga kondisi aki terus dapat digunakan sebagai sumber listrik. Bila dinamo Ampere pada sel aki rusak, aki dapat kekurangan potensial listrik sehingga tidak mampu menghidupkan kendaraan. Adanya kebocoran arus listrik menyebabkan aki mengalami pengosongan dan kendaraan yang tidak digunakan dalam waktu lama menyebabkan energi listrik yang tersimpan pada aki dapat berkurang cukup banyak dan mesin sulit dihidupkan. Secara umum reaksi elektrokimia aki pada kendaraan bermotor dapat dijelaskan sebagai berikut 1. Baterai saat diisi air dan diberi arus penuh Saat baterai berisikan air asam sulfat dan dalam keadaan diberi arus penuh temperatur 20°C, pada keadaan ini bahan aktif di kutub positif adalah timbal dioksida PbO2 bewarna coklat dan di kutub negatif adalah timbal Pb berwarna abu-abu. 2. Baterai saat digunakan 67 Pada saat baterai digunakan maka oksigen O2 yang berada pada kutub positif bereaksi dengan hidrogen membentuk air H2O dan pada waktu yang bersamaan membuat timbal Pb di kutub positif bereaksi dengan sisa asam SO42- menjadi timbal sulfat PbSO4, sedangkan pada kutub negatif juga mengalami reaksi dengan sisa asam SO42- sehingga berubah menjadi timbal sulfat PbSO4. 3. Baterai dalam keadaan kosong Saat baterai dalam keadaan kosong, bila reaksi berlangsung terus menerus membuat arus listrik akan habis sehingga asam sulfat terbagi menjadi dua bagian, satu bagian membentuk air H2O dan bagian lain bereaksi dengan timbal membentuk timbal sulfat PbSO4 yang menyebabkan penurunan berat jenis elektrolit. 4. Baterai dalam keadaan didisi ulang Saat baterai didisi ulang, keadaan akan terbalik dikarenakan oksigen dalam asam baterai bereaksi dengan timbal pada kutub positif dan sisa asam terurai dari kutub-kutubnya bereaksi dengan hidrogen di dalam asam baterai. Hal ini akan menambah besarnya berat jenis air baterai, penambahan ini akan berlangsung selama pengisian sampai berat jenis mencapai kondisi tertentu, dalam keadaan ini baterai telah terisi penuh. Aki Sepeda Motor Baterai aki pada kendaraan bermotor sama seperti aki pada umumnya, hanya terdapat batang penghubung sel-sel adalah pelat-pelat yang tergabung di dalam blok- blok sel dan kutub positif dibatasi oleh separator yang terbuat dari ebonit atau plastik, kemudian blok-blok sel ini dimasukkan dalam blok baterai yang diisi larutan asam sulfat H2SO4 . Blok-blok sel dihubungkan secara seri untuk memperoleh tegangan yang lebih tinggi misalnya untuk memperoleh tegangan 12 Volt, maka membutuhkan 6 blok sel yang masing-masing bertegangan 2 Volt. 68 Jenis-jenis aki yang biasa digunakan pada sepeda motor. Aki Basah Antimonial Battery Sumber Gamber 3. 14 Contoh Aki Basah Aki model basah yang berisi cairan asam sulfat H2SO4 dengan ciri utama memiliki lubang dengan penutup berfungsi untuk menambah air aki ketika kekurangan akibat penguapan saat terjadi reaksi kimia antara sel dan air aki. Sel-selnya menggunakan bahan timbal Pb. Aki basah mempunyai kelebihan yaitu harganya yang murah. Kelemahan aki jenis ini adalah harus rajin memeriksa ketinggian cairan elektrolit/air aki secara rutin untuk mengetahui jumlah air aki yang sesuai dengan kondisinya. Pengisian air aki dapat dilakukan saat air aki sudah pada garis batas minimum supaya aki dapat bertahan lebih lama. Cairan elektrolitnya bersifat sangat korosif. Uap air aki mengandung hidrogen yang cukup mudah terbakar dan meledak bila terkena percikan api. Aki Hybird Hybird Battery Sumber Gamber 3. 15 Contoh Aki Hybrid Pada dasarnya aki hybrid adalah aki yang bentuk dan komposisinya hampir sama dengan aki basah. Bedanya terdapat pada material komponen sel aki . Pada aki hybrid selnya menggunakan antimon pada elektroda positif dan kalsium pada
kutub positif aki berupa
