Insight, Glossaronim

Beberapa Istilah Divais Penyimpanan Energi, Perlu Diketahui Pengguna Baterai Pemula!

November 22, 2023June 9, 2024 by Alpharizo

Update on: May 12, 2024

Berkarya Saja – Memahami istilah-istilah baterai penyimpan energi elektrokimia merupakan hal yang penting ketika menggunakannya!

Introduksyon

Bagi mereka yang sudah lama berkecimpung dengan baterai, tentu mereka familiar dengan sejumlah istilah yang kerap digunakan dalam dunia baterai. Buat Anda pengguna baterai pemula, memahami istilah-istilah yang digunakan dalam divais penyimpanan energi sangatlah penting. Hal ini mendukung hobi Anda dalam mengelola baterai dan juga menambah pengetahuan Anda seputar baterai.

Dalam artikel ini, Alpharizonet akan memberikan beberapa contekan mengenai terminologi istilah yang sering digunakan dalam divais penyimpanan energi elektrokimia. Ayo, simak dulu beberapa istilah yang kerap digunakan dalam divais penyimpanan energi atau yang lebih dikenal sebagai baterai.

Istilah Desain Sel Listrik

Berikut ini adalah istilah yang sering kali terdengar digunakan dalam bidang penyimpanan energi elektrokimia dan termasuk definisinya.

a) Active Material: Merupakan bahan yang aktif dalam sel listrik yang terdiri dari bahan mentah yang membentuk elektroda positif dan negatif, serta berperan sebagai reaktan dalam sel elektrokimia. Jumlah zat aktif dalam sel baterai sebanding dengan kapasitas yang mampu dihasilkan oleh baterai. Pada baterai timbal-asam menggunakan timbal dioksida (PbO2) sebagai bahan aktif pada pelat positif dan timbal spons logam (Pb) pada pelat negatif. Selama baterai dioperasikan, bahan-bahan ini bereaksi dengan larutan asam sulfat (H2SO4).
b) Electrolyte: Adalah sebuah zat yang memungkinkan ion-ion untuk berpindah antara elektroda positif dan negatif sebuah sel. Elektrolit dalam baterai timbal-asam terdiri dari larutan asam sulfat yang encer, entah dalam bentuk cair (flooded), berbentuk gel, atau terserap dalam alas kaca. Elektrolit dalam sel nikel-kadmium yang terendam adalah campuran larutan kalium hidroksida yang bersifat basa dan air.
c) Oxidation: Merupakan proses di mana sebuah zat kehilangan elektron, yang menyebabkan peningkatan nilai oksidasi. Ini adalah reaksi kimia yang terjadi saat zat bereaksi dengan oksigen atau kehilangan elektron dalam reaksi elektrokimia. Ini adalah proses yang penting dalam kimia dan memainkan peran penting dalam berbagai reaksi kimia dan proses alami.
d) Cell: Adalah komponen atau elemen paling kecil dari baterai yang memiliki kemampuan untuk menampung energi listrik dan menghasilkan arus ke beban DC. Cara operasinya adalah mengubah energi kimia dalam bahan aktifnya melalui reaksi elektrokimia yang melibatkan oksidasi-reduksi, langsung menjadi energi listrik.
e) Battery: Merupakan kumpulan dua atau lebih sel elektrokimia yang terkemas dalam suatu wadah dan terhubung secara listrik dalam susunan seri yang cocok untuk menghasilkan level tegangan dan arus yang diperlukan untuk operasi. Dalam penggunaannya, istilah baterai dapat juga merujuk pada satu unit sel jika sel listrik tersebut merupakan komponen dari sistem penyimpanan energi elektrokimia secara keseluruhan. Pada baterai timbal-asam biasanya memiliki tegangan nominal sekitar 2,1 volt per sel. Oleh karena itu, dalam baterai nominal 12 volt, terdapat 6 sel yang disusun secara seri sehingga menghasilkan tegangan total 12,6V.
f) Ampere-hour (Ah): Merupakan satuan untuk mengukur kapasitas baterai, yang diperoleh dengan mengalikan besarnya arus listrik dalam satuan Ampere dengan jumlah waktu dalam satuan jam. Parameter ini menunjukkan jumlah arus listrik yang dapat mengalir selama satu jam. Hal ini digunakan untuk menentukan daya atau arus baterai yang tersedia untuk menyuplai listrik pada suatu perangkat dalam jangka waktu tertentu.
g) Polarity: Adalah sifat dari suatu benda yang memiliki dua kutub atau keadaan yang berlawanan (dualitas). Dalam konteks kimia, polaritas merujuk pada molekul yang memiliki ketidakseimbangan muatan positif dan negatif. Dalam konsep elektronika, polaritas mengacu pada arah aliran listrik dalam komponen seperti dioda atau baterai, yang memiliki kutub positif dan negatif.

Terminologi Jenis Sel Baterai

Di bawah ini terdapat beberapa istilah untuk jenis baterai yang umum digunakan dalam industri penyimpanan energi elektrokimia.

Primary Batteries
Ini biasa disebut sebagai baterai non-rechargeable, ialah jenis sel listrik yang dapat menyimpan dan menyalurkan energi listrik, tetapi tidak dapat diisi ulang.
Secondary Batteries
Ini sering disebut dengan baterai cadangan yang juga dikenal sebagai baterai rechargeable, adalah jenis sel listrik yang mampu menyimpan dan melepaskan energi listrik, serta dapat diisi ulang dengan mengalirkan arus ke dalamnya ke arah yang berlawanan dengan arus yang mengosongkan baterai.
Liquid Electrolyte Battery
Ini merupakan tipe baterai yang mengandung air dan larutan asam cair. Baterai ini dapat diisi dengan air sulingan untuk menambahkan elektrolit yang diperlukan. Juga dikenal sebagai aki basah karena platnya dilapis dengan cairan elektrolit.
Lead-Acid Battery
Adalah jenis sel listrik yang umum digunakan, terdiri dari pelat-pelat yang terbuat dari timbal murni, timbal-antimon, atau timbal-kalsium yang dicelupkan ke dalam larutan asam elektrolit.
Sealed Battery
Merupakan jenis baterai yang memiliki elektrolit tersegel dan penutup ventilasi yang dapat dipasang kembali, juga dikenal sebagai baterai dengan katup kontrol. “Elektrolit tidak dapat ditambahkan. “
Nickel Cadmium Battery
Merupakan tipe sel listrik yang terbuat dari plat nikel dan kadmium, dengan larutan elektrolit berbahan dasar alkali.
Captive Electrolyte Battery
Sebuah tipe baterai yang memiliki elektrolit yang terikat dan tidak dapat mengalir. Biasanya diserap oleh suatu substansi yang berstruktur gel.
Absorbed Glass Mat (AGM)
Adalah jenis sel listrik yang tersegel di mana sebagian besar cairan elektrolitnya diserap ke dalam lapisan kaca di dalam baterai.
Lithium Ion Battery (LIB)
Merupakan salah satu tipe baterai isi ulang yang sangat populer, menggunakan senyawa lithium dengan penambahan ion sebagai elektroda positif (katoda) dan negatif (anoda). Saat reaksi kimia sedang dialirkan ke dalam beban, ion lithium akan bergerak dari anoda ke katoda dan sebaliknya ketika baterai isi ulang kembali.
Lithium Polymer (LiPo) Battery
Ini adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang dan telah mengalami perkembangan teknologi dari baterai Lithium-Ion. Mereka yang memanfaatkan material elektrolit polimer sebagai substansi pengganti dari elektrolit cair.
Deep-Cycle Battery
Adalah tipe sel listrik yang memiliki pelat berukuran besar dan memiliki kemampuan untuk menahan banyak pengosongan hingga tingkat SOC yang rendah.
Shallow-Cycle Battery
Merupakan jenis baterai yang memiliki pelat-pelat kecil yang tidak mampu menahan banyak pengosongan mencapai level SOC yang rendah.

Istilah Karakteristik Kinerja Baterai

Beberapa terminologi istilah dan definisi yang terkait dengan karakteristik kinerja yang sering digunakan dalam baterai, adalah sebagai berikut;

Positive and Negative Terminal
Dalam dunia elektronika, terminal positif merupakan tempat di mana arus listrik keluar dari baterai, sementara terminal negatif adalah tempat di mana arus listrik kembali masuk. Oleh karena itu, terminal baterai merupakan tempat di mana arus elektron mengalir melalui rangkaian eksternal saat sel dikeluarkan.
Open Circuit Voltage (OCV)
Ini juga disebut sebagai tegangan tanpa beban, merupakan tegangan yang dimiliki oleh baterai ketika tidak ada sirkuit atau perangkat yang terhubung ke terminal sel listrik.
Nominal Voltage Battereis
Ini seringkali disebut sebagai tegangan pengenal yang merujuk pada voltase rata-rata yang diberikan oleh baterai. Tegangan pengenal biasanya dicetak pada label casing baterai, seperti pada baterai lithium 18650 dengan nilai tegangan nominalnya 3,7 volt atau baterai 12V memiliki tegangan pengenal sebesar 12 volt. Nilai ini digunakan sebagai estimasi yang akurat untuk tegangan output baterai saat dalam kondisi operasional tertentu.
Rated Voltage Battery
Hal ini sering disebut sebagai baterai dengan tegangan yang terukur, dimana baterai telah diisi hingga penuh dengan level tegangan tertinggi dan dalam keadaan tegangan rangkaian terbuka. Tingkat tegangan ini bisa diuji menggunakan alat pengukur multimeter. Secara teknis, dalam situasi yang demikian (untuk baterai 12V), tegangan yang diukur oleh multimeter akan berkisar antara 12,6 hingga 13,8 volt. Level tegangan yang terukur ini bergantung pada desain baterai, dimensi elemen dan berat jenis.
Capacity
Merupakan besarnya kemampuan baterai dalam menampung dan mengalirkan energi listrik, umumnya diukur dalam ampere-jam (Ah). Kapasitas biasanya ditetapkan pada tingkat aliran tertentu, atau dalam jangka waktu tertentu. Kemampuan daya tampung baterai ditentukan oleh sejumlah faktor desain, termasuk jumlah material yang aktif, struktur dan ukuran fisik pelat, serta densitas berat elektrolit.
Faktor-faktor yang memengaruhi kapasitas secara operasional termasuk laju pengosongan, kedalaman pengosongan, tegangan pemutusan, suhu, umur, dan histori siklus baterai. Kadang-kadang energi yang dapat disimpan dalam baterai diukur dalam kilowatt-jam (kWh), yang bisa dihitung dengan mengalikan kapasitas dalam ampere-jam dengan tegangan nominal baterai dan kemudian dibagi dengan 1000.
Sebagai contoh, jika sebuah baterai memiliki tegangan 12 volt dan kapasitas 65 ampere-jam (Ah), maka kemampuan penyimpanan energinya adalah (12 x 65)/1000 = 0,78 kilowatt-jam (kWh).
C-Rate
Adalah sebuah metode untuk menilai seberapa cepat baterai dapat diisi atau dikosongkan dalam hubungannya dengan kapasitasnya. C-rate adalah kependekan dari Current rate (laju arus), dikenal juga sebagai “laju pengisian dan pengosongan” dengan satuan C yang menunjukkan kapasitas. Biasanya kapasitas baterai diberi nilai 1C, yang berarti baterai yang terisi penuh dengan nilai 1Ah harus mampu menghasilkan arus 1 ampere selama satu jam.
Ini bisa dihitung dengan membagi arus pengisian atau pengosongan (A) dengan kapasitas baterai yang dapat diukur (Ah), seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut ini. Pertama; Ketika baterai dikosongkan dengan C-rate 0,5C atau dituliskan sebagai C/2, ini berarti bahwa arus sebesar 500mA akan terjadi selama dua jam. Kedua; Pada tingkat pengisian 0,2C, ini dapat diartikan sebagai C/5 yang membutuhkan waktu selama 5 jam.
Cycle Life
Adalah istilah yang digunakan untuk merujuk pada masa pakai atau umur baterai, yaitu seberapa banyak siklus pengisian dan pengosongan baterai dapat dilakukan sebelum kinerjanya menurun. Masa pakai baterai dipengaruhi oleh suhu, laju pengosongan, dan kedalaman pengosongan tertentu.
Kedalaman pengosongan mengacu pada seberapa besar kapasitas baterai yang telah digunakan. Misalnya, sebuah baterai yang hanya menggunakan 25% dari kapasitas energi penuhnya akan memiliki umur siklus yang lebih panjang daripada baterai yang terpakai lebih dalam hingga hanya tersisa 30% dari kapasitas penuhnya.
Internal Resistance
Merupakan salah satu indikator kemampuan baterai dalam menghantarkan aliran listrik. Atau dapat didefinisikan sebagai hambatan terhadap aliran listrik dalam sel baterai. Hal ini disebabkan oleh rangkaian internal baterai.
Resistansi internal baterai sangat dipengaruhi oleh jenis bahan dan struktur baterai, yang dapat membuatnya lebih besar atau lebih kecil. Dengan adanya resistansi internal yang rendah, baterai dapat mengalirkan arus dengan intensitas yang tinggi. Sebaliknya, baterai yang memiliki resistansi internal yang tinggi hanya mampu menyuplai arus dalam jumlah yang sedikit.
Cut-off Voltage
Ini sering disebut sebagai voltage disconnect, merupakan nilai terendah tegangan yang dapat diperoleh oleh sistem baterai selama operasi, yang menentukan daya tampung baterai pada tingkat pengosongan tertentu. Pabrikan biasanya menilai kemampuan pada tingkat tertentu, atau tegangan akhir pemutusan pada tingkat pemutusan yang sudah ditentukan. Jika tegangan pemutusan yang sama ditetapkan untuk berbagai laju, biasanya kapasitas akan lebih besar pada laju pelepasan yang lebih rendah.

Artikel Lain: Wajib Anda Tahu! Apa Itu Datasheet dan Spesifikasi Serta Perbedaan Keduanya?

Istilah Kondisi Baterai

Berikut ini terdapat beberapa istilah dan pengertian digunakan untuk menggambarkan kondisi baterai, meliputi;

a) Charging: Adalah proses pengisian muatan melibatkan transfer energi listrik ke baterai dari sumber daya, di mana energi listrik dikonversi menjadi energi potensial kimia di dalam sel baterai melalui arus searah yang berlawanan dengan arah pengosongan.
b) Discharging: Merupakan proses transfer energi listrik dari sel atau baterai ke beban DC dengan mengonversi energi kimia menjadi energi listrik.
c) State of Charge (SoC): Ini dapat didefinisikan sebagai jumlah energi dalam baterai, yang dinyatakan sebagai persentase energi yang tersimpan dalam baterai yang terisi penuh. Mengeluarkan energi dari baterai akan menyebabkan penurunan tingkat daya tersimpan (SoC), sementara pengisian muatan akan menaikkan tingkat daya tersimpan (SoC). Sebagai contoh, jika baterai yang telah diisi penuh digunakan sebanyak tiga perempat kapasitasnya, atau 75 persen, maka baterai tersebut dapat dikatakan memiliki kapasitas tersedia (SoC) sebesar 25 persen.
d) Depth of Discharge (DOD): Adalah seberapa banyak kapasitas yang sudah digunakan dari baterai dibandingkan dengan total kapasitas yang tersedia. Menurut pengertian yang diberikan, level kekosongan dan tingkat pengisian baterai mencapai 100%. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa tingkat pengosongan (DoD) adalah bagian integral dari SoC dan digunakan untuk menentukan berapa persen kapasitas baterai yang telah digunakan; DoD = 100 – SoC.
e) State of Health (SoH): Adalah cara untuk mengukur persentase sisa masa pakai baterai sebelum baterai mencapai akhir masa pakainya atau sering disebut sebagai end of life (EoL).