Sel Baterai
Sel baterai adalah komponen penting dalam sebuah baterai yang menghasilkan energi listrik melalui reaksi kimia internal. Sel baterai merupakan unit dasar penyimpanan energi dalam bentuk kimia yang dapat diubah menjadi energi listrik ketika baterai digunakan. Ini adalah komponen yang menjalankan proses konversi energi kimia menjadi energi listrik saat baterai digunakan untuk menggerakkan perangkat atau peralatan.
Sel baterai dapat bervariasi dalam tipe, ukuran, dan kimia yang digunakan tergantung pada aplikasi dan kebutuhan energi. Beberapa jenis sel baterai yang umum termasuk sel baterai alkali, sel baterai lithium-ion, sel baterai timbal-asam, dan banyak lagi. Sel baterai memainkan peran penting dalam menyediakan daya untuk berbagai perangkat elektronik, kendaraan listrik, peralatan rumah tangga, dan banyak aplikasi lainnya.
Baterai kering (sel Leclanche)
Baterai disebut baterai kering karena jumlah air yang dipakai sedikit (dibatasi), sedangkan disebut sel Leclanche karena ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuannya pada tahun 1866.
baterai kering
Sel Leclanche terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), karbon (C), dan sedikit air (H2O). Seng berfungsi sebagai anode, sedangkan katode menggunakan elektrode inert, yaitu grafit yang tercelup di tengah-tengah pasta. Pasta sendiri berfungsi sebagai oksidator.
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
Katode : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e → Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l)
Reaksi : Zn(s) + 2NH4+(aq) + 2MnO2 → Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l)
Zn2+ yang terbentuk mengikat NH3 membentuk ion Zn(NH3)42+
Zn2+(aq) + 4NH3(aq) → Zn(NH3)42+(aq)
Potensial satu sel baterai kering ± 1,5 volt.
Kebaikan dan keburukan sel kering adalah sebagai berikut.
Kebaikan sel kering
- dapat dibuat sesuai kebutuhan, yaitu dalam ukuran besar atau kecil, berupa kotak maupun tabung
- sangat praktis dan mudah dibawa kemana-mana
Keburukan sel kering
- menghasilkan arus yang kecil sehingga energi (tenaga) yang dihasilkan juga kecil.
- muatan tidak dapat diisi kembali sehingga sel ini bersifat tidak permanen. Jadi, merupakan reaksi irreversibel sehingga sel kering digolongkan sebagai sel primer.
- tidak dapat disimpan terlalu lama karena zat-zat elektrolitnya saling bereaksi walaupun sel ini tidak digunakan.
Baterai alkaline
Baterai alkaline merupakan bentuk sel kering yang lain. Pada sel ini, seng (Zn) berfungsi sebagai anode dan oksida mangan (MnO2) sebagai katode. Elektrolit yang digunakan adalah KOH dalam bentuk pasta.
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
Katode : 2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e → Mn2O3(aq) + 2OH–(aq)
Reaksi : Zn(s) + 2MnO2(s) + 2H2O(l) → Zn2+(aq) + Mn2O3(aq) + 2OH–(aq)
Zn2+ yang terbentuk mengikat OH– membentuk Zn(OH)2
Zn2+(aq) + 2OH–(aq) → Zn(OH)2(aq)
Potensial satu sel baterai ini adala ±1,5 volt. Sel ini dapat bertahan lebih lama daripada sel Leclanche.
Baterai perak oksida
Baterai perakoksida bentuknya sangat kecil, biasanya baterai ini digunakan pada arloji, kalkulator dan alat-alat elektronika yang kecil lainnya.
baterai perak oksida
Baterai ini terdiri atas seng (Zn) yang berfungsi sebagai anode dan Ag2O sebagai katode. Elektrolit yang digunakan adalah KOH berbentuk pasta.
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
Katode : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e → 2Ag(s) + 2OH–(aq)
Reaksi : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l) → Zn2+(aq) + 2Ag(s) + 2OH–(aq)
Zn2+ yang terbentuk mengikat OH– membentuk Zn(OH)2
Zn2+(aq) + 2OH–(aq) → Zn(OH)2(aq)
Potensial satu sel baterai ini adalah ±1,5 volt dan masa pakainya sangat lama, bahkan dapat mencapat lebih dari 1 tahun.
Sel merkuri
Bentuk sel merkuri mirip baterai perak oksida, yaitu bulat pipih, berukuran kecil, dan tempatnya terbuat dari stainless steel. Sel merkuri banyak digunakan pada alat-alat kedokteran dan elektronika lainnya, seperti kalkulator, arloji, pH meter, dan lain-lain.
Sel merkuri terdiri atas seng (zn) yang diamalgama dengan air raksa (Hg) sehingga berfungsi sebagai anode dan HgO sebagai katode. Elektrolit yang digunakan adalah KOH pekat berisi pasta ZnO dan HgO.
Anode : Zn/Hg + 2OH–(aq) → ZnO(s) + 2e
Katode : HgO(s) + H2O(l) + 2e → Hg(s) + 2OH–(aq)
Reaksinya : Zn/Hg + HgO(s) → ZnO(s) + Hg(l)
Selama bekerja tidak ada perubahan susunan dalam elektrolit, reaksi sel hanya menyangkut zat padat. otensial sel yang dihasilkan tetap (stabil), yaitu ± 1,35 volt dengan masa pakai lebih lama.
Baterai Nikel-Kadmium
Baterai nikel-kadmium adalah baterai kering yang dapat diisi kembali.
Anode : Cd(s) + 2OH–(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e
Katode : NiO2(s) + 2H2O(l) → Ni(OH)2(s) + 2OH–(aq)
Reaksinya : Cd(s) + NiO2(s) + 2OH–(aq) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
Hasil reaksi pada baterai nikel-kadmium sama seperti aki, yaitu zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya. Dengan membalik arah aliran elektron, zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat semula.
