Mobile Energy, Baterei Charger Ulang (Rechargeable Battery)

27 08 2010

Mungkin kita masih ingat jaman-jaman dulu, taroklah waktu saya masih SD aja (sekitar tahun 1977-1983), di Indonesia masih ada daerah-daerah yang tidak memiliki listrik. Untuk kebutuhan penerangan pakai petromak atau lampu cempor, nah kalau untuk TV gemana? Kebanyakan pakai accu (dipangginya “aki”). Accu dipakai juga untuk sumber listrik dikendaraan, mobil dan motor, ukurannya dan kapasitasnya tergantung jenis kendaraan. Tentunya, accu adalah sumber energi yang bisa dibawa-bawa (mobile energy) dan bisa diisi ulang (rechargeable). Ini cerita jadul deh tentang baterei.

Bentuk energi, Listrik dan Evolusinya

Seperti kita ketahui dengan baik dan sudah menjadi pemikiran masyarakat umum bahwa, energi dapat berpindah-pindah ke dalam berbagai bentuk, meski energi sendiri tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan (Hk. Kekekalan energi, Fisika Dasar). Evolusi energi terjadi secara besar-besar setelah diketahui bahwa energi memiliki bentuk yang beragam, salah satunya yang menjadikan peradaban dunia (manusia) berkembang dengan pesat adalah ditemukannya bentuk energi listrik. Sebenarnya soal listrik sendiri sudah dimulai sejak 600 sebelum masehi, ketika Thales dari Miletus menulis tentang pengisian batu ambar dengan cara menggosoknya sehingga dapat menarik benda-benda ringan disekitarnya. Listrik statis sudah mulai dibicarakan sejak itu. Kayaknya boleh juga deh crita sedikit soal asal muasal listrik, kebeneran ane kan dosen fisika. Nah, kemudian listrik statis yang dituliskan oleh Thales (waktu itu istilah listrik belum ada) pada tahun 1600 oleh William Gilbert untuk pertama kali diterjemahkan dari kata “amber” bahasa Yunani menjadi “electricity” ke dalam bahasa Inggris. Penemu alat yang mampu menciptakan listrik statis adalah Otto von Guericke, pada tahun 1660. Robert Boyle, 15 tahun kemudian (1675) mengamati interaksi gaya tarik menarik dan tolak-menolak listrik yang dihantarkan di dalam vakum. Sekitar 50 tahun kemudian, Stephen Gray menemukan teori tentan konduksi litrik. Gagasannya pada tahun 1729 memberikan dimensi baru tentang listrik. Tidak lama, pada tahun 1733, Charles Francois du Fay menemukan listrik yang datang dalam dua bentuk. Dia memanggil mereka, resin (-) dan vitreous (+). Istilah tersebut kemudian diganti sebagai negatif dan positif, oleh Benjamin Franklin dan Ebenezer Kinnersley. Pada 1745, Pieter van Musschenbroek menemukan tabung Leyden. Sebuah botol Leyden yang mampu untuk menyimpan listrik statis, yang dapat dilepaskan (discharge) sekaligus. Salah satu penemuan besar dalam sejarah listrik, adalah “Induksi elektromagnetik” yang mengarah terhadap pemahaman tentang bagaimana kerja arus listrik. Sehingga, pada tahun 1747 William Watson menunjukkan bagaimana sebuah tabung Leyden bisa melepaskan listrik melalui suatu rangkaian. Pemahaman istilah ‘arus’ dan ‘sirkuit’ terbukti menjadi terobosan untuk eksperimen lebih lanjut. Tidak lama, 5 tahun kemudian (tahun 1752), Benjamin Franklin mempresentasikan teorinya tentang listrik yang diperoleh dari eksperimen menggunakan layang-layang untuk menangkap petir. Argumentasinya menyatakan bahwa petir adalah listrik. Evolusi listrik tidak berhenti sampai disitu, kemudian Michael Faraday menemukan bahwa magnet bergerak di dalam sebuah kumparan kawat bisa menghasilkan listrik. Dia kemudian mampu membangun motor listrik pertama. Dia kemudian membangun sebuah generator dan trafo. Hal ini telah menjadi kontribusi yang berharga untuk bidang elektromagnetisme. Beberapa penemu lainnya, seperti Henry Cavendish dari Inggris, Coulomb dari Perancis, dan Luigi Galvani seorang dokter Italia memberikan kontribusi terhadap merancang praktis menggunakan listrik. Konsep konduktivitas berkaitan dengan kemampuan suatu zat untuk membawa arus listrik. Henry Cavendish, pada tahun 1747, mulai mengukur konduktivitas berbagai bahan dan mempublikasikan hasil-nya.

Coulomb dan Ohm secara matematis mengartikulasikan daya tarik antara listrik. Dia meletakkan dasar studi kuantitatif listrik. Kembali pada tahun 1786, Luigi Galvani membuat apa yang sekarang  menjadi dasar listrik impuls saraf. Galvani menunjukkan katak berkedut ototnya dengan mengkejutkan katak menggunakan percikan listrik dari mesin elektrostatik. Girolamo Cardano dari Italia, untuk pertama kalinya membdeakan definis antara gaya listrik dan magnet melalui tulisan-tulisannya. Alexandro Volta (tahun 1800) menemukan bahwa reaksi kimia dapat digunakan untuk membuat katoda dan anoda. Perbedaan potensi listrik antara anoda dan katoda dapat menyebabkan aliran arus. Kemudian, satuan beda potensial tersebut disebut sebagai ‘volt’ untuk menghormatinya. Thomas Edison (tahun 1879), memberikan penemuan tentang resistensi sebuah bola lampu listrik.

Awal abad kesembilan belas penemuan di bidang listrik yang dihasilkan lebih menakjubkan , termasuk pekerjaan yang dilakukanl oleh perorangan seperti Werner von Siemens, J. J. Thomson, James Clerk Maxwell , J. P. Joule, Michael Faraday, Georg Simon Ohm, D. F. Arago, Joseph Henry dan John Pender serta penemu-penemu lain yang belum disebutkan. Orang-orang ini membuat beberapa penemuan dan perusahaan pertama yang menciptakan khusus untuk penelitian dan pengembangan listrik serta potensinya yang bisa dikatakan menjadikan loncatan peradaban pada manusia.

Semua penelitian dan studi pada bidang kelistrikan akhirnya memuncak pada awal abad kedua puluh, dalam apa yang disebut sebagai perang arus antara Edison, Westinghouse (1893), dan Tesla (1888). Tiga orang tersebut berjuang untuk mendifiniskan dan merebut perhatian terkait jenis arus, dimana atas dukungan publik untuk arus searah (DC) yang diusulkan oleh Edison dan alternating current (AC) yang diusulkan oleh Westinghouse yang didukung oleh Tesla. Akhirnya, ditetapkan bahwa kedua jenis arus harus digunakan, tetapi dalam sektor yang berbeda. Meskipun saat ini yang mendominasi AC, namun baik AC dan DC keduanya masih digunakan sampai sekarang.

Berdasarkan evolusi penemuan di atas, ada yang bisa kita simpulkan. Bahwa energi bisa dalam bentuk energy listrik, sifat listrik sendiri ada yang statis dan dinamis. Dikenal istilah Direct Current (DC) dan Alternating Curreny (AC). Hal yang menarik adalah, bahwa energy listrik bisa disimpan dalam bentuk DC. Inilah awal bagi energy mobile.

Mobile Energy (Energi yang bisa dipindah-pindah, bener gak sih terjemahannya???)

Semenjak eksperimen bahwa listrik bisa disimpan dalam tabung Leyden, kemudian listrik juga bisa dialirkan (Volta) kemudian pada tahun 1989 oleh Gaston Plante, tempat penyimpan listrik pertama di buat, dinamakan Lead-acid Battery (dikenal dengan accu, “aki”). Accu memiliki tegangan 12 volt dan meskipun memiliki rasio energi-ke-berat sangat rendah dan rasio energy-to-volume yang rendah, kemampuan mereka untuk memasok arus gelombang tinggi berarti bahwa sel menjaga rasio power-to-weight yang relatif besar. Fitur-fitur ini, bersama dengan biaya rendah, yang membuat mereka menarik untuk digunakan di kendaraan bermotor yang menyediakan arus tinggi untuk kebutuhan motor starter mobil. Lead-acid battery adalah model baterei isi ulang yang tertua. Namun persoalan limbah baterei ini menjadi masalah, karena penggunaan unsur kimia (timbal dan asam) yang dianggap berbahaya dan beracun, meskipun demikian hingga kini penggunaan accu masih banyak dan belum tergantingkan.

Baterai NiCd (Nickel-Cadmium) pertama diciptakan oleh Waldemar Jungner dari Swedia tahun 1899. Pada saat itu, pesainya hanyalah baterai timbal-asam (accu) yang kurang kuat secara fisik dan kimia. Dengan pengembangan dari hal yang kecil menajdi prototip pertama, dimana kepadatan energi cepat meningkat menjadi sekitar setengah dari baterai primer, dan secara signifikan lebih besar dari accu. Jungner bereksperimen dengan besi untuk menggantikan Kadmium dalam jumlah yang bervariasi, tetapi menemukan bahwa formulasi besi menjadi berkurang. NiCd terdiri dari nickel oxide-hydroxide sebagai plate elektroda positif, Cadmium sebagai pelat eketroda negatif, adanya separator dan elketrolit Alkaline. Satu sel NiCd memiliki tegangan 1,2 volt, jadi untuk mengganti tegangan 9 volt diperlukan 6 sel dan 12 volt diperlukan 10 sel NiCd. Aplikasi baterei NiCd digunakan untuk peralatan elektronik (handphone juga) dan kebutuhan untuk baterei siaga pada pesawat dan kendaraan lain, tergantung kebutuhan energinya maka jumlah sel yang digunakan akan bervariatif. Dengan tegangan 1,2 Volt, dan kecepatan penurunan energi 10% per bulan. Dalam penggunaan sehari-hari, baterai NiCd ini bisa diadu dengan baterai alkalin. Kekurangan baterai NiCad adalah biaya pembuatannya mahal, kapasitas berkurang jika tidak baterai dikosongkan (memory effect, ini bisa diceritain lagi soal “kekosongan memori”), dan tidak ramah lingkungan (beracun).

Kembali untuk kebutuhan kendaraan pada tahun 1967 oleh Battelle Geneva Research Center , dibuat baterei Nickel Metal Hybrid (Ni-MH) sebagai carrier electric energy. Penemuan baterei tersebut tidak hanya untuk kendaraan, namun untuk radio, jam, senter atau peralatan elektronik lainnya. Jenis bateri ini sering juga dikenal sebagai bateri alkaline (AAA atau AA, tergantung daya simpannya). Ni-MH terdiri dari nickel oxide-hydroxide sebagai plate elektroda positif, Metal hybrid (yang paling umum adalah AB5, di mana A adalah campuran tanah jarang lantanum, cerium, neodymium, praseodymium dan B adalah nikel, kobalt, mangan, dan / atau aluminium. Sangat sedikit sel menggunakan elektroda kapasitas yang lebih tinggi-materi negatif berdasarkan senyawa AB2, di mana A adalah titanium dan / atau vanadium dan B zirkonium atau nikel, diubah dengan kromium, kobalt, besi, dan / atau mangan) sebagai pelat eketroda negatif, adanya separator dan elketrolit Alkaline. Selain untuk kendaraan, Ni-MH juga digunakan untuk peralatan elektronik, termasuk handphone. Satu sel Ni-MH memiliki tegangan 1,2 volt dengan kecepatan penurunan energy 30% per-bulan. Dengan ukuran yang sama, baterai NiMH berkapasitas 2-3 kali lebih besar dibandingkan NiCad, dan memory effect sudah berkurang. Selain itu Ni-MH lebih ramah lingkungan.

Lithium-ion baterai pertama kali diusulkan oleh M.S. Whittingham di Binghamton University, di Exxon, di tahun 1970-an. Whittingham menggunakan titanium (II) sulfide sebagai katoda dan logam lithium sebagai anoda. Cairan elektrolit dalam baterai lithium-ion terdiri dari garam lithium, seperti LiPF6, LiBF4 atau LiClO4 dalam pelarut organik, seperti etilen karbonat, karbonat dimetil, dan karbonat dietil.Sebuah cairan elektrolit lithium ion melakukan, bertindak sebagai pembawa antara katoda dan anoda ketika baterai melewati arus listrik melalui sebuah sirkuit eksternal. Khas konduktivitas elektrolit cair pada suhu kamar (20 ° C (68 ° F)) berada di kisaran 10 cm mS / (1 S / m), meningkat sekitar 30-40% pada 40 ° C (104 ° F) dan penurunan dalam jumlah yang sedikit lebih kecil pada 0 ° C (32 ° F) .

Baterai ini paling banyak digunakan untuk perangkat elektronik karena rasio energi dan berat paling baik, tanpa memory effect (bisa di-charge kapan saja), bentuk sangat fleksibel, ringan, dan kehilangan dayanya paling kecil saat digunakan. Kekurangannya adalah umur pakainya tergantung dari lama pembuatan dan seringnya frekuensi di-charge. Tegangan baterai Li-Ion ini adalah 3,6/3.7 V. Jika disimpan dalam kondisi penuh, kecepatan penurunan energinya adalah 5% per bulan. Lithium-ion baterai dapat pecah, terbakar atau meledak bila terkena temperatur tinggi. Hubungan arus pendek baterai akan menyebabkan sel panas dan mungkin bisa menimbulkan api. Sel terdekat juga dapat kemudian panas dan gagal, dalam beberapa kasus, menyebabkan seluruh baterai menyala atau pecah. Dalam hal terjadi kebakaran, perangkat mengeluarkan asap tebal.

Baterei Li-ion Polymer disingkat Li-poli, Li-Pol, LiPo, LIP, PLI merupakan pengembangan dari Li-Ion. Mulai digunakan untuk perangkat elektronik sejak tahun 1996, biaya pembuatan Li-Po lebih murah dibandingkan Li-Ion, dan lebih tahan terhadap kerusakan fisik. Tegangan baterai Li-Po adalah 3,7 V, dengan kecepatan penurunan energi 5% per bulan. Kapasitas penyimpanan energi Li-Po 20% lebih tinggi dibanding Li-Ion, 300% lebih tinggi dibandingkan daya simpan NiCad dan NiMH. Saat ini jumlahnya belum sebanyak baterai Li-Ion sehingga harga per unitnya juga lebih mahal. Keuntungan dari Li-Po dibandingkan Li-ion adalah berpotensi lebih rendah termasuk biaya pembuatan, kemampuan beradaptasi terhadap berbagai bentuk kemasan, dan kekasaran.

Tips Penggunaan Baterei agar Awet

Dari : http://semarkaton.blogspot.com/2010/07/jenis-jenis-baterai.html
• Saat pengisian sebaiknya handphone dalam keadaan mati. Apabila status ponsel aktif selama charging, kemungkinan pengisian daya baterai tidak akan pernah maksimal karena selama handphoneaktif akan mengkonsumsi daya.

Cabut segera bila baterai sudah penuh. Jika aktivitas Anda tidak mau terganggu dapat menggunakan Battery Charge Controller, sebuah komponen yang ditanam dalam baterai untuk menghentikan proses charging jika baterai telah penuh.

• Jangan terlalu sering melakukan pengisian, usahakan pengisian hanya dilakukan jika baterai benar-benar lemah karena baterai mempunyai umur pakai –lifetime- yang umumnya 400-500 kali charge dan lama tidaknya waktu charging tidak akan berpengaruh, jadi walaupun Anda men-charge hanya dua menit atau tiga jam akan dianggap satu kali charge.

• Jika pengisian menggunakan aliran listrik dari kendaraan –mobil- dapat terjadi fluktuasi tegangan yang disebabkan mati dan hidupnya mesin yang dapat menyebabkan umur baterai menjadi pendek.

• Tindakan lain yang bisa dilakukan untuk memperpanjang umur baterai handphone adalah menjauhkan baterai dari panas dan dingin yang ekstrim dan benda yang terbuat dari logam yang mengandung medan magnet.

Tambahan : Selalu mematikan handphone dan alat elektronik jika tidak digunakan (putuskan hubungan baterei dengan perangkat elektronik), mengurangi fitur-fitur pada handphone yang dapat mengkonsumsi energy secara berlebih jika tidak sering digunakan (lampu latar, video, dll).

Indikator Kegagalan Baterei

• Frekuensi pengisian makin sering (baterei cepat habis, waktu pengisian singkat).
• Baterai menjadi agak panas selama siklus resapan.
• Baterai menjadi agak panas selama menggunakan ponsel.
• Kasus baterai sering mengembung.

Mobile Energy Masa Depan

Seiring dengan peningkatan penggunaan fitur-fitur perangkat elektronik yang semakin beragam, seperti internet, video streaming, video & audio, serta sebagai back-up energy yang dapat konsisten memberikan sumber energy, menjadikan evolusi baterei isi ulang semakin meningkat. Salah satunya adalah Fuel cell tempat bereaksinya hidrogen yang mampu berubah menjadi listrik dan memberikan sumber energy pengganti bahan bakar konvensional dan sekaligus memiliki waktu hidup yang lebih panjang. Fuel cell adalah semacam sel elektrokimia yang mengubah bahan bakar menjadi sebuah sumber arus listrik. Ini menghasilkan listrik dalam sel melalui reaksi antara bahan bakar dan suatu oksidan, dipicu dengan adanya media elektrolit. Aliran reaktan masuk ke dalam sel, dan produk reaksi mengalir keluar dari itu, sedangkan elektrolit tetap di dalamnya. Fuel cell dapat beroperasi terus menerus selama pereaksi yang diperlukan dan arus oksidan berlangsung. Fuel cell berbeda dari sel elektrokimia baterai konvensional dimana konsumsi reaktan berasal dari sumber eksternal, yang harus diisi ulang (termodinamika sistem terbuka). Sebaliknya, fuell cell merupakan baterai menyimpan energi listrik kimiawi dan karenanya merupakan suatu sistem termodinamika tertutup. Prinsip fuel cell ditemukan oleh ilmuwan Jerman Friedrich Schönbein Kristen pada 1838.

Selain itu juga sedang dikembangkan yang namanya Nuke Battery (Baterei nuklir), meski masih dalam ukuran yang besar (tetapi tidak sebesar reaktor nuklir konvensional) dengan pengembangan sistem pendingin menggunakan semikonduktor cair untuk performa keselamatan dan keamananya. Baterei Nuke bisa digunakan untuk tentara-tentara atau operasi penyelamat dimana sumber energi secara kontinu tidak tersedia dan mudah di bawa oleh personil atau kendaraan sebesar truk. Penelitian terkait baterei nuklir telah dipublikasi dalam Journal of Applied Surat Fisika dan Jurnal Kimia Radioanalytical dan Nukli oleh Jae Kwon, asisten profesor teknik listrik dan komputer di University of Missouri (UM) beserta rekannya, J. David Robertson, kimia profesor dan associate director dari Reaktor MU.

Di Los Alamos National Laboratory, dimana desain asli untuk HPM (Hyperion Power Module)  diciptakan oleh Dr Otis (Pete) Peterson dan kemudian lisensinya kepada Hyperion Power Generation (perusahaan yang mengembangkan small, modular, nuclear power reactor (SMR))untuk komersialisasi dalam program transfer teknologi laboratorium. Setiap unit akan menghasilkan 70 MWt atau 25 MWe-cukup untuk menyediakan listrik untuk 20.000 rumah Amerika-ukuran rata-rata atau setara industri. HPM memiliki lebar sekitar 1,5 meter dan tinggi 2,5 meter, setiap unit akan dapat diangkut oleh kapal, kereta api, atau truk dan menghasilkan listrik selama tujuh sampai sepuluh tahun (tergantung pemakaian). HPM menggunakan energi bahan bakar uranium dan memenuhi semua kriteria non-proliferasi Global Nuclear Energy Partnership (GNEP). Ilustarsi Gambar Hyperion bisa dilihat di bawah.

Tapi cerita ini entar aja deh, karena dah nyingung-ngingung reaktor nukir dan kayaknya gak masuk ke area mobile energy untuk kuantitas energi yang kecil. Mungkin di post yang akan datang kayaknya.

Prinsipnya dalam diversifikasi energy ada dua hal yang mesti dipikirkan, pertama adalah memenuhi kebutuhan energy bedasarkan kuantitas kebutuhannya, small, medium dan large. Untuk medium dan large sulit juga meangplikasikan mobile energy, namun untuk kuantitas kecil, mobile energy adalah suatu keharusan. Masalahnya adalah perkembangan mobile energy tidak akan pernah lekang dari penemuan-penemuan baru dalam riset material, juga pengelolaan dan desain baru untuk sumber energy dari reaksi nuklir (fusi dan fisi). Bisa saja suatu saat terjadi lompatan penemuan, dimana kemampuan penyimpanan energy akan makin besar pada suatu material yang berukuran kecil dan juga memiliki keramahan yang tinggi terhadap lingkungan. Bisa dilihat pelem-pelem futuristic, yang deket adalah terminator 3, fuel cell dari reaksi fusi hanya berukuran setengah dari bungkus rokok. Semoga saja masa itu makin dekat, sehingga efisiensi energy dan berakhirnya krisis energy bisa dirasain oleh kite, anak, cucu, ampe cicit kali.

Sumber tulisan:

http://nuclearstreet.com/blogs/nuclear_power_news/archive/2009/11/17/hyperion-power-generation-will-reveal-quot-launch-quot-design-11172.aspx

http://inventors.about.com/od/timelines/a/electricity_timeline.htm

http://www.buzzle.com/articles/history-of-electricity-when-was-electricity-invented.html

http://www.tech-faq.com/who-invented-electricity.html

http://semarkaton.blogspot.com/2010/07/jenis-jenis-baterai.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Lead–acid_battery

http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery

http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-metal_hydride_battery

http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery

http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_polymer_battery

http://www.ndtv.com/news/sci-tech/a_tiny_nuke_battery_to_power_systems.php

http://www.metaefficient.com/lanterns/multi-fuel-lantern-britelyt.html

Sumber gambar:

http://gizmodo.com/tag/fuelcell/

http://www.nextenergynews.com/news1/next-energy-news5.28.08c.html

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/L/AE_lead-acid_battery.html

http://www.watware.com/esale/sonybmc110.html

http://www.electrifly.com/batteries/batteries-nimh.html

http://www.softsailor.com/news/1111-better-cheaper-safer-lithium-ion-batteries.html

http://www.justlaptopbattery.com/about/

http://www.rcplanetips.com/LIPO_Battery_Tips.htm

Cerita terkait :
Baterry Re-Chargeable

Bangun Aryanto

About these ads

Aksi

Information

3 responses

27 08 2010
Heny Suseno

Karena ditulis pada media nggk terakreditas..maka angka kreditnya 2,0

27 08 2010
juarsa

Dasarr lohhh…hehehehe, mencoba menyadur dan merangkaikannya dengan kalimat santai agak syusah juga ya Man. Soal AK, biarin deh, yg pening bisa buat GB wakakakakka. Thanks Bro atas komentarnye.

3 01 2011
2010 in review « JUARSA (jiwa)

[…] Mobile Energy, Baterei Charger Ulang (Rechargeable Battery) August 20102 comments 3 […]

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s




Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: