Penyusun dan Bahan Pembuat baterai Penyusun dan Bahan Pembuat baterai
Baterai adalah suatu komponen penyimpan energi dengan mengubah energi listrik Baterai adalah suatu komponen penyimpan energi dengan mengubah energi listrik menjadi energi kimia dan yang dapat mengeluarkan energi dengan mengubah energi menjadi energi kimia dan yang dapat mengeluarkan energi dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu :
kimia menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu : ·
· Batang Batang karbon karbon sebagai sebagai anoda anoda (kutub (kutub positif positif baterai)baterai) ·
· Seng Seng (Zn) (Zn) sebagai sebagai katoda katoda (kutub (kutub negatif negatif baterai)baterai) ·
· Pasta Pasta sebagai sebagai elektrolit elektrolit (penghantar).(penghantar).
Secara umum, baterai dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Secara umum, baterai dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1.
1. Menurut Menurut bahan bahan elektrolitnya elektrolitnya terbagi terbagi menjadi menjadi dua, dua, yaitu:yaitu: ·
· Baterai Baterai Timah Timah Hitam Hitam dari dari larutan larutan asam asam belerangbelerang ·
· Baterai Baterai Alkali Alkali dari dari larutan larutan alkali.alkali. 2.
2. Prinsip Prinsip kerja kerja suatu suatu baterai baterai terbagi terbagi menjadi menjadi dua, dua, yaitu:yaitu: ·
· Baterai Baterai Timah Timah HitamHitam ·
· Baterai Baterai AlkaliAlkali
Bentuk baterai bermacam-macam. Ada yang berbentuk tabung ada juga yang Bentuk baterai bermacam-macam. Ada yang berbentuk tabung ada juga yang berbentuk kotak. Baterai yang biasa dijual (
berbentuk kotak. Baterai yang biasa dijual ( disposabledisposable/sekali pakai) mempunyai/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5
tegangan listrik 1,5 volt. volt. Baterai ini disebut juga sebagai baterai primer. Ada juga yang Baterai ini disebut juga sebagai baterai primer. Ada juga yang dinamakan
dinamakanrechargeable battery rechargeable battery (baterai sekunder), yaitu baterai yang dapat diisi ulang,(baterai sekunder), yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam atau ponsel.
seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam atau ponsel.
Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat merubah energi Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat merubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik (
menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik ( irreversible reactionirreversible reaction).). Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa dibalik
dibalik ((reversible reactionreversible reaction))..
Kelebihan dan kekurangan Baterai Alkali dengan Timah Hitam antara lain adalah Kelebihan dan kekurangan Baterai Alkali dengan Timah Hitam antara lain adalah baterai alkali lebih tahan terhadap goncangan bila dibandingkan dengan baterai timah baterai alkali lebih tahan terhadap goncangan bila dibandingkan dengan baterai timah hitam, baterai alkali tidak mengeluarkan gas yang menyebabkan korosi sedangkan hitam, baterai alkali tidak mengeluarkan gas yang menyebabkan korosi sedangkan baterai timah hitam menghasilkan gas penyebab korosi dan baterai alkali cukup tahan baterai timah hitam menghasilkan gas penyebab korosi dan baterai alkali cukup tahan terhadap arus pengosongan yang besar serta pengisian yang berlebihan dibandingkan terhadap arus pengosongan yang besar serta pengisian yang berlebihan dibandingkan dengan baterai timah hitam.
Dalam pembuatan baterai, banyak senyawa kimia yang digunakan sebagai bahan baku ataupun bahan pelengkap, antara lain:
- Belerang - Air raksa
- Asam sulfat - Seng
- Amonium klorida - Antimon
- Kadmium - Perak
- Nikel - Hidrida logam nickel
- Litium - Hidrida
- Kobalt - Mangan
- Nitrogliserin - Rubidium
Senyawa-Senyawa Penyusun Baterai · Asam Sulfat
Asam sulfat (H2SO4) merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat dan larut dalam
air pada semua perbandingan. Asam ini banyak digunakan pada pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak.
Sifat-sifat fisik asam sulfat :
- Asam sulfat murni berupa cairan bening seperti minyak dan tidak berbau - Massa molar : 98.08 g/mol
- Densitas : 1.84 g/cm3 (liquid) - Titik leleh : 10oC , 283 K, 50oF - Titik didih : 337oC, 610 K, 639oF - Viskositas : 26.7 cP , 20oC
- pKa : -3
- H2SO4anhidrat merupakan cairan yang sangat polar dengan tetapan dielektrik sekitar
100, dan memiliki konduktivitas tinggi juga memiliki viskositas tinggi
- Bersifat sangat korosif (diperburuk oleh eksotermiknya dengan air), tidak mudah terbakar
· Seng
Seng adalah salah satu elemen yang paling umum di bagian kerak bumi. Seng ditemukan di udara, tanah, dan air dan hadir di semua makanan. Dalam bentuk murni (atau logam), seng adalah logam-putih kebiruan yang mengkilap. Tidak ada informasi tentang rasa dan bau logam seng. Seng bubuk mudah meledak dan dapat terbakar jika disimpan di tempat lembab. Seng metalik memiliki banyak kegunaan dalam industri. Penggunaan umum dari seng adalah sebagai pelapis besi atau logam lainnya agar tidak berkarat atau korosi. Seng juga dapat bercampur dengan logam lain dan membentuk paduan seperti kuningan dan perunggu. Seng metalik juga digunakan untuk membuat baterai sel kering.
Seng juga dapat berkombinasi dengan unsur-unsur lainnya, seperti klorin, oksigen, dan belerang, untuk membentuk senyawa seng. Senyawa seng yang dapat ditemukan pada limbah berbahaya antara lain seng klorida, seng oksida, seng sulfat, dan sulfida seng. Kebanyakan bijih seng ditemukan secara alami di lingkungan dalam bentuk sulfida seng.
Sifat fisik seng :
- Merupakan logam diamagnetic, berwarna putih kebiruan, berkilau, memiliki densitas lebih kecil daripada besi dan memiliki struktur kristal heksagonal
- Berupa logam keras dan rapuh pada sebagian besar temperatur namun lunak pada 100oC – 150oC.
- Di atas 210oC, logam akan menjadi rapuh lagi dan dapat dilumatkan dengan pukulan - Memiliki tingkat konduktivitas listrik sedang
- Memiliki titik leleh rendah 420°C dan titik didih 900°C (merupakan logam transisi dengan titil leleh terendah di samping merkuri dan cadmium)
Senyawa seng tidak mudah meledak atau terbakar. Seng sulfida berwarna abu-abu-putih atau kuning, dan seng oksida berwarna abu-abu-putih. Kedua senyawa ini digunakan untuk membuat putih cat, keramik, dan produk lainnya. Seng oksida digunakan dalam memproduksi karet. Senyawa seng, seperti seng asetat, seng klorida, dan seng sulfat, digunakan dalam pengolahan kayu dan di bidang manufaktur dan pencelupan kain. Seng klorida juga merupakan bahan utama dalam asap dari bom asap. Senyawa seng juga digunakan pada industri obat-obatan sebagai bahan beberapa produk, seperti sun
block , salep ruam popok, deodoran, obat jerawat, dan shampoo antidandruff . · Amonium Klorida
Amonium klorida (NH4Cl), disebut juga sal amoniak, salmiak, garam nushadir, sal amagnac, sal armoniak, garam armoniak, dan dalam bentuk murni berupa garam ammonia kristal berwarna putih yang larut dalam air. Larutan ammonium klorida merupakan asam sedang.
Sifat fisik ammonium klorida : - Massa molar : 53.56 g/mol - Tidak berbau
- Densitas : 1.5274 g/cm3
- Titik didih : 338oC (terdekomposisi)
- Kelarutan dalam air : 29.7 g/100ml (0oC), 37.2 g/100ml (20oC), 77.3 g/100ml (100oC) - Kelarutan dalam alcohol : 0.6 g/100ml (19oC)
Efek kesehatan akibat paparan ammonium klorida antara lain :
- Inhalasi : iritasi pada saluran pernafasan ( gejala : batuk, nafas tersenggal- senggal) - Pencernaan : iritasi saluran pencernaan ( gejala : muntah, diare dan mual)
- Kontak kulit : iritasi (gejala : kemerahan, gatal dan perih) - Kontak mata : iritas, kemerahan dan perih
- Paparan kronis : tidak diketahui
· Kadmium
Kadmium merupakan elemen kimia dengan lambang Cd dan bernomor atom 48. Logam ini berwarna putih kebiruan, mirip dengan seng (memiliki tingkat oksidasi +2) dan merkuri (titik lebur rendah dibanding logam transisi). Kadmium hampir selalu ditemukan dalam jumlah yang kecil dalam bijih-bijih seng, seperti sphalerite (ZnS). Greenokcite (CdS) merupakan mineral satu-satunya yang mengandung kadmium. Hampir semua kadmium diambil sebagai hasil produksi dalam persiapan bijih-bijih seng, tembaga dan timbal. Kadmium merupakan komponen campuran logam yang memiliki titik cair terendah. Unsur ini digunakan dalam campuran logam poros dengan koefisien gesek yang rendah dan tahan lama. Ia juga banyak digunakan dalam aplikasi sepuhan listrik ( electroplating ). Sulfat merupakan garamnya yang paling banyak ditemukan dan sulfidanya memiliki pigmen kuning.
Senyawa dengan kandungan cadmium sejak dahulu digunakan sebagai pigmen, pelapis anti korosi pada baja dan untuk menstabilisasi plastik. Kadmium digunakan pula dalam pembuatan solder, baterai Ni-Cd, dan sebagai penjaga reaksi nuklir fisi. Senyawa kadmium juga digunakan dalam fosfor tabung TV hitam-putih dan fosfor hijau dalam TV bewarna. Penggunaan cadmium berkurang, kecuali pada baterai Ni-Cd dan panel surya cadmium-telluride karena toksisitas dan karsinogenitas yang tinggi.
Sifat fisik cadmium :
- Merupakan logam bivalen berwarna putih kebiruan yang lembut, lunak, dan elastis. - Hampir menyerupai seng namun membentuk senyawa yang lebih kompleks
- Densitas : 8.65 g/cm3
- Densitas cairan : 7.996 g/cm3
- Titik lebur : 594.22 K, 321.07 °C, 609.93 °F - Titik didih : 1040 K, 767 °C, 1413 °F
- Struktur kristal : heksagonal
· Nikel
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom 28. Nikel berwarna putih keperak-perakan dengan pemolesan tingkat
tinggi. Bersifat keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang agak baik terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal, yang dapat menghasilkan alloy yang sangat berharga. Oksidasi nikel yang paling umum adalah 2, tetapi juga terdapat senyawa Ni 0, Ni +, dan Ni3+.
· Hidrida Logam Nikel
Hidrida logam nikel termasuk dalam jenis hidrida logam (MHx). Hidrida MHx yang
menunjukkan sifat logam, biasanya bertipe intertisi dan non stoikiometri. Hidrogen menempati sebagian lubang dalam kisi logam. Biasanya x bukan bilangan bulat dalam senyawa ini. Hidrida jenis ini yang dikenal meliputi hidrida dari Golongan 3 (Sc, Y), Golongan 4 (Ti, Zr, Hf), Golongan 5 (V, Nb, Ta), Cr, Ni, Pd, dan Cu, tetapi hidrida logam lain di Golongan 6 sampai 11 relatif tidak dikenal.
Paladium (Pd) merupakan salah satu unsur yang bereaksi dengan gas hidrogen pada suhu kamar, dan membentuk hidrida yang mempunyai komposisi PdHx (x < 1). Banyak
hidrida logam yang menunjukkan sifat hantaran logam. LaNi5 adalah senyawa paduan
antara lantanum dan nikel, yang dapat menampung sampai 6 atom hidrogen per sel satuan dan berubah menjadi LaNi5H6. Paduan ini menjadi salah satu kandidat untuk
digunakan sebagai bahan penyimpan hidrogen dalam pengembangan mobil berbahan hidrogen.
Hidrida logam nikel merupakan salah satu jenis baterai telepon selular. Baterai jenis ini memiliki memori yang lebih lama dan daya tahan yang cukup lama. Jenis baterai ini baik untuk digunakan oleh orang-orang yang membutuhkan pengisian cepat dan jika dilakukan pengisian dengan pengisi daya mobil dapat terisi penuh dalam 1 jam. Jenis baterai ini disukai oleh banyak pengguna telepon selular karena dayanya bertahan lama dan murah. Baterai hidrida logam nikel juga tidak beracun dan baik untuk lingkungan.
· Litium
Litium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Li dan nomor atom 3. Unsur ini termasuk dalam logam alkali dengan warna putih perak. Dalam keadaan standar, litium adalah logam paling ringan sekaligus unsur dengan densitas paling kecil. Seperti logam-logam alkali lainnya, litium sangat reaktif, dapat terkorosi dengan cepat dan menjadi hitam di udara lembab. Oleh karena itu, logam litium biasanya disimpan dengan dilapisi minyak.
· Hidrida
Hidrida merupakan nama yang diberikan untuk ion negatif hidrogen H−. Walaupun ion ini tidak akan ada tanpa kondisi yang khusus, istilah hidrida digunakan secara luas untuk menyebut sebuah senyawa hidrogen dengan unsur lain, terutama untuk unsur golongan 1 –16. Senyawa-senyawa yang dibentuk oleh hidrogen sangatlah banyak, melebihi senyawa yang dapat dibentuk oleh unsur lain.
Berbagai macam hidrida logam sedang dikaji untuk digunakan sebagai penyimpan hidrogen dalam sel bahan bakar mobil listrik dan dalam baterai. Golongan hidrida 14
sangatlah penting dalam teknologi penyimpanan energi listrik dalam baterai. Ia juga memiliki peran yang penting dalam kimia organik sebagai reduktor kuat.
Setiap unsur dalam tabel periodik (kecuali beberapa gas mulia) dapat membentuk satu atau lebih hidrida. Senyawa-senyawa ini dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok menurut sifat-sifat ikatan kimianya :
Hidrida salin, yang mempunyai sifat-sifat ionik secara signifikan Hidrida kovalen, yang meliputi hidrokarbon dan senyawa lainnya Hidrida interstitial (selitan), yang mempunyai ikatan logam.
· Kobal
Kobal terdapat dalam mineral kobaltit, smaltit dan eritrit. Kobal juga sering terdapat bersamaan dengan nikel, perak, timbal, tembaga dan bijih besi, yang mana umum didapatkan sebagai hasil samping produksi. Selain itu, kobal juga terdapat dalam meteorit.
Bijih mineral kobal yang penting ditemukan di Zaire, Moroko, dan Kanada. Survei badan geologis Amerika Serikat telah mengumumkan bahwa di dasar bagian tengah ke utara Lautan Pasifik kemungkinan kaya kobal dengan kedalaman yang relatif dangkal, lebih dekat ke arah Kepulauan Hawai dan perbatasan Amerika Serikat lainnya.
Kobal bersifat rapuh, logam keras, menyerupai penampakan besi dan nikel. Kobal memiliki permeabilitas logam sekitar dua pertiga daripada besi. Kobal cenderung terdapat sebagai campuran dua allotrop pada kisaran suhu yang sangat lebar. Transformasi antara dua bentuk ini bersifat lembam dan ditemukan dengan variasi tinggi sebagaimana dilaporkan pada sifat fisik kobal.
· Mangan
Mineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk, seperti oksida, silikat, dan karbonat yang merupakan jenis senyawa paling umum. Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil, Australia, Afrika Selatan, Gabon, dan India. Irolusi dan rhodokhrosit adalah mineral mangan yang paling banyak dijumpai, sedangkan logam mangan dapat diperoleh dengan mereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.
Mangan umumnya berwarna putih keabu-abuan, dengan sifat yang keras tapi rapuh. Mangan sangat reaktif secara kimiawi, dan terurai dengan air dingin secara perlahan-lahan. Mangan digunakan untuk membentuk banyak alloy yang penting. Dalam baja, mangan meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan, kekerasan, dan kemampuan pengerasan. Sedangkan dengan aluminum dan bismut, khususnya dengan sejumlah kecil tembaga, mangan dapat membentuk alloy yang bersifat ferromagnetik.
Senyawa mangan kurang beracun bila dibandingkan dengan logam luas lain seperti nikel dan tembaga. Namun, paparan terhadap debu dan asap mangan tidak boleh
melebihi nilai batas atas 5 mg/m3 bahkan untuk periode singkat karena tingkat toksisitasnya. Keracunan mangan dapat mengakibatkan gangguan saraf motorik dan gangguan kognitif.
