Sel Volta Dalam Industri-1

(1)

Apersepsi Apersepsi SK/KD SK/KD Tujuan Tujuan Materi Materi Latihan Latihan

SMA Negeri 3 Surakarta

SEL VOLTA DALAM INDUSTRI

Disusun Oleh:

Al. S

Al. Sukary

ukaryaningsih

aningsih

Untuk Kelas XII Semester Ganjil

B H N

J

(2)

SMA Negeri 3 Surakarta

APERSE

PSI

Berisi kegiatan apersepsi, diantaranya: Berisi kegiatan apersepsi, diantaranya: -Pemberian motivasi

-Pemberian motivasi -Penyamaan persepsi -Penyamaan persepsi

-Mengingat kembali materi sebelumnya yaitu -Mengingat kembali materi sebelumnya yaitu penggambaran susunan sel volta, menghitung arus penggambaran susunan sel volta, menghitung arus listrik yang terjadi, dan menulis

listrik yang terjadi, dan menulis reaksi pada sel voltareaksi pada sel volta

-Mengingatkan materi prasyarat yaitu reaksi redoks, -Mengingatkan materi prasyarat yaitu reaksi redoks, elektrokimia elektrokimia

B H N

J

(3)

SMA Negeri 3 Surakarta

Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar

Standar Kompetensi:

2.

2. Menerapkan Menerapkan konsep konsep reaksi reaksi oksidasioksidasi – – reduksi dan reduksi dan elektrokimia

elektrokimia dalam dalam teknologi teknologi dan kdan kehidupan ehidupan seharisehari

–

– hari hari

Kompetensi Dasar:

2.1 Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dalam 2.1 Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dalam industri dalam industri

B H N

J

(4)

SMA Negeri 3 Surakarta

Tujuan

1.

1. SiSiswswa dapa dapat mat menenyeyebubutktkan can conontotoh-h-cocontntoh soh sel vel vololtata dalam kehidupan sehari-hari

dalam kehidupan sehari-hari 2.

2. SiSiswswa daa dapapat met menunuliliskskan ran reakeaksi rsi rededokoks ys yanang teg terjrjadadii pada sel volta dalam industri

pada sel volta dalam industri 3.

3. SiSiswswa dapa dapat mat menenjejelalaskskan kan kekekururananggan daan dan kn kelelebebihihanan masing-masing contoh sel volta yang digunakan masing-masing contoh sel volta yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari

dalam kehidupan sehari-hari

B H N

J

(5)

SMA Negeri 3 Surakarta

Materi

Berisi tentang materi Berisi tentang materi

1

1.. NNiikkeell--CCaaddmmiiuumm 2

2.. AAccccuu 3.

3. SeSel Kl Kererining ag attau au LeLeclclananchchee 4

4.. SSeel l AAllkkaalliinnee 5

5.. PPeerraakk--OOkkssiiddaa 6

6.. SSeel l LLiittiiuumm 7.

7. SeSel Bal Bahahan Ban Bakkar atar atau Hau Hididrorogegen-n-okoksisigegenn

B H N

J

(6)

SMA Negeri 3 Surakarta

Nikel-Cadmium

B H N

J

(7)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Baterai Nikel-Cadmium merupakan

baterai sel sekunder yang dapat diisi

ulang.

•

Baterai Nikel-Cadmium merupakan sel

kering yang merupakan hasil teknologi

baru dimana pengertian baterai

sekunder pada saat lalu adalah sel

basah, misalnya

accumulator

_..

B H N

J

(8)

SMA Negeri 3 Surakarta

Komponen Baterai

Nikel-Cadmium

Cadmium

Sel baterai Nikel Cadmium

Sel baterai Nikel Cadmium terdiri

terdiri

dari:

•

Anoda :

Anoda

: Cadmium

Cadmium (Cd)

(Cd)

•

Katoda :

Katoda

: Nikel

Nikel (IV)

(IV) Oksida

Oksida (NiO

(NiO

₂₂

))

•

Elektrolit

Elektroli

t

:

: Kalium

Kalium Hidroksida

Hidroksida

(KOH)

dalam bentuk pasta.

B H N

J

(9)

SMA Negeri 3 Surakarta

Reaksi pada Baterai Nikel

Cadmium

•

• Reaksi pada Anoda:Reaksi pada Anoda:

Cd (s) + 2OH

Cd (s) + 2OH--_(aq)_(aq) ___Cd(OH)_Cd(OH) 2

2 (s) + 2e (s) + 2e

--•

• Reaksi pada Katoda:Reaksi pada Katoda:

NiO

NiO₂₂ (s) + 2H (s) + 2H₂₂0 (l) + 2e0 (l) + 2e  Ni(OH) Ni(OH)₂₂ (s) + 2OH (s) + 2OH-- (aq) (aq)

•

• Reaksi SelReaksi Sel

merupakan penjumlahan dari reaksi pada anoda dan katoda merupakan penjumlahan dari reaksi pada anoda dan katoda Cd (s) + NiO

Cd (s) + NiO₂₂ (s) + 2H (s) + 2H₂₂0 (l)0 (l)  Cd(OH) Cd(OH)₂₂ (s) + Ni(OH) (s) + Ni(OH)₂₂ (s) (s)

Baterai Nikel-Cadmium merupakan zat padat yang melekat Baterai Nikel-Cadmium merupakan zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya. Sel Nikel Cadmium ini menghasilkan pada kedua elektrodenya. Sel Nikel Cadmium ini menghasilkan beda potensial 1,4 Volt. Dengan membalik arah aliran

beda potensial 1,4 Volt. Dengan membalik arah aliran

elektron, zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat elektron, zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat semula semula

B H N

J

(10)

SMA Negeri 3 Surakarta

Kegunaan Bateral Nikel

Cadmium

Baterai Nikel Cadmium banyak digunakan

untuk:

•

Baterai alat-alat elektronik

•

Kalkulator

•

Kamera digital

•

Laptop

•

Lampu Senter

•

Radio

•

Mainan anak-anak

B H N

J

(11)

SMA Negeri 3 Surakarta

Kelebihan Baterai Nikel

Cadmium

Kelebihan Baterai Nikel Cadmium adalah

Kelebihan Baterai Nikel Cadmium adalah sebagai

sebagai

berikut:

•

Dapat diisi ulang

•

Praktis, mudah dibawa

•

Potensial selnya / arus yang dihasilkan

bertahan sangat konstan selama pemakaian

karena hasil reaksi

karena hasil reaksi pada setiap elektrodanya

pada setiap elektrodanya

berwujud padat

•

Dapat diperoleh dalam berbagai bentuk ukuran

B H N

J

(12)

SMA Negeri 3 Surakarta

Kekurangan Baterai Nikel Cadmium

•

Biaya pembuatannya yang mahal

•

Baterai dapat mengingat jumlah energi yang

dilepaskan pada saat di charge sebelumnya. Efek

ingatan disebabkan oleh perubahan yang terjadi

pada struktur kristal elektrode ketika baterai

nikel kadmium diisi muatan listrik kembali

sebelum seluruh energi listrik yang terdapat

pada baterai nikel kadmiun

dikeluarkan/digunakan

•

Sensitif terhadap kelebihan pengisian.

•

Tidak ramah lingkungan (beracun) karena

Tidak ramah lingkungan (beracun) karena limbah

limbah

Cd bersifat racun. Penanggulangannya dengan

cara di daur ulang.

B H N

J

(13)

SMA Negeri 3 Surakarta

ACCU

B H N

J

(14)

SMA Negeri 3 Surakarta

PENGERTIAN

•

• AkumulatorAkumulator

((

accu accu

,,

aki aki

) adalah sebuah alat yang dapat

menyimpan energi (energi listrik) dalam bentuk energi

kimia.

•

Contoh-contoh akumulator adalah baterai dan

kapasitor.

•

Aki temasuk sel/elemen sekunder, karena selain

menghasilkan arus listrik, aki juga dapat diisi arus

listrik kembali.

•

Di dalam standar internasional setiap satu cell

akumulator memiliki tegangan sebesar 2 volt .

Sehingga aki 12 volt, memiliki 6 cell.

B H N

J

(15)

SMA Negeri 3 Surakarta

KOMPONEN AKI

•

Jenis aki yang umum digunakan adalah

accumulator timbal.

•

Kutub positif (katoda) : timbal dioksida (Pb0

₂₂

))

•

Kutub negatif (anoda) : timbal murni (Pb)

•

Elektrolit

:

: asam

asam sulfat

sulfat (H

(H

₂₂

SO

₄₄

))

•

Letak pelat positif dan negatif sangat

berdekatan tetapi dibuat untuk tidak saling

menyentuh dengan adanya lapisan pemisah yang

berfungsi sebagai isolator (bahan penyekat).

B H N

J

(16)

SMA Negeri 3 Surakarta

REAKSI KIMIA DALAM AKI

•

Proses kimia yang terjadi pada aki dapat dibagi

menjadi dua bagian penting, yaitu selama digunakan

dan dimuati kembali atau 'disetrum'.

•

Ketika aki dipakai untuk mengalirkan arus, energi

kimia yang terkandung di dalamnya berubah

menjadi energi listrik. Maka terjadi reaksi kimia :

•

Lapisan timbal dan timbal-peroksida sedikit demi

sedikit berubah menjadi

sedikit berubah menjadi timbal-sulfat.

timbal-sulfat.

•

Ketika aki disetrum atau diisi, energi listrik berubah

menjadi energi kimia. Timbal-Sulfat akan berubah

kembali menjadi timbal dan timbal-peroksida.

Pb0

₂₂

+ Pb + 2H

₂₂

S0

₄₄ __

2PbS0

₄₄

+ 2H

₂₂

0

0 2PbS0

2PbS0

+ 2H

0

__

Pb0

+ Pb + 2H

S0

B H N

J

(17)

SMA Negeri 3 Surakarta

Fungsi dan Penerapan aki

•

• Alat untuk menghimpun energi listrik (langsung)Alat untuk menghimpun energi listrik (langsung)

o

o Menyalakan kendaraan bermotor seperti mobil,Menyalakan kendaraan bermotor seperti mobil,

motor, dll. motor, dll.

o

o Menyalakan bendaMenyalakan benda _–_– benda elektrik seperti lampu, benda elektrik seperti lampu,

TV, dll. TV, dll.

o

o Menyalakan generatorMenyalakan generator o

o Pembangkit listrikPembangkit listrik

•

• Menyimpan energi listrik (tidak Menyimpan energi listrik (tidak langsung):langsung):

o

o Penghasil dan penyimpan daya listrik hasil reaksiPenghasil dan penyimpan daya listrik hasil reaksi

kimia kimia

o

o Peranti untuk mengubah tenaga listrik menjadiPeranti untuk mengubah tenaga listrik menjadi

tenaga kimia atau sebaliknya tenaga kimia atau sebaliknya

B H N

J

(18)

SMA Negeri 3 Surakarta

Kelebihan

•

Mampu menyediakan sumber

energi yang lebih besar (sebagai

starter),

•

Mempunyai waktu hidup relatif

panjang,

•

Efektif pada suhu rendah.

B H N

J

(19)

SMA Negeri 3 Surakarta

Kekurangan

•

Kapasitas dapat hilang: PbSO

44

yang

dibutuhkan saat tahap recharge, melapis

lempeng baterai setelah baterai

didischarge, terjadi pengurangan PbSO

₄₄

..

•

Resiko keselamatan: sel yang sudah lama

menimbulkan kerak dan dapat kehilangan

air jika digunakan. Selama pengisian

kembali, terkadang air akan terhidrolisis

menghasilkan H

₂₂

dan O

₂₂

, dimana dapat

meledak jika disulut, dan kepercikan

H

₂₂

SO

₄₄

..

B H N

J

(20)

SMA Negeri 3 Surakarta

Animasi

B H N

J

(21)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

• SEL KERINGSEL KERING

•

• Sel keringSel kering atau atau sel Lechlanchesel Lechlanche merupakan contohmerupakan contoh

sel Volta primer karena baterai tidak dapat

sel Volta primer karena baterai tidak dapat diisidiisi kembali.

kembali.

•

• Disebut sel kering karena kandungDisebut sel kering karena kandungan air an air relatifrelatif

rendah dan

rendah dan elektrolitnelektrolitnya merupakan campuranya merupakan campuran serbuk karbon, batu kawi, dan salmiak berwujud serbuk karbon, batu kawi, dan salmiak berwujud

pasta. pasta.

•

• Menghasilkan potensial sel senilai 1,5 voltMenghasilkan potensial sel senilai 1,5 volt

B H N

J

(22)

SMA Negeri 3 Surakarta

GAMBAR BATU BATERAI GAMBAR BATU BATERAI

B H N

J

(23)

SMA Negeri 3 Surakarta

BAGIAN UTAMA BATERAI BAGIAN UTAMA BATERAI ::

•

•zink zink (Zn) (Zn) : : elektroda elektroda negatifnegatif

(anoda) (anoda)

•

•batang batang karbon/ karbon/ : : elektroda elektroda positifpositif

grafit

grafit ( ( C C ) ) (katoda)(katoda)

•

•pasta pasta MnO2 MnO2 dan dan :larutan :larutan elektrolitelektrolit

NH4Cl NH4Cl

B H N

J

(24)

SMA Negeri 3 Surakarta

REAKSI YANG TERJADI PADA SEL KERING REAKSI YANG TERJADI PADA SEL KERING

Anode Anode Zn(s) → Zn Zn(s) → Zn2+2+(aq) + 2 e(aq) + 2 e – – Katode Katode 2 MnO

2 MnO₂₂(s) + 2 NH(s) + 2 NH₄₄++_{(aq) + 2e}_{(aq) + 2e} – – _{→ Mn}_{→ Mn}

2 2OO33(s) + 2(s) + 2 NH NH₃₃(g) + H(g) + H₂₂O(l)O(l) Reaksi sel Reaksi sel Zn(s) + 2 MnO

Zn(s) + 2 MnO₂₂(s) + 2 NH(s) + 2 NH₄₄++_(aq)→Mn_(aq)→Mn 2

2OO33(s) +(s) +

Zn

Zn₂₂+(aq) + 2 NH+(aq) + 2 NH₃₃(g) + H(g) + H₂₂O(l)O(l)

B H N

J

(25)

SMA Negeri 3 Surakarta

REAKSI S

REAKSI SEL BAEL BATEREI ALKALINETEREI ALKALINE Anoda

Anoda

Zn(s) + 2OH

Zn(s) + 2OH--₍₍_aq_aq₎₎ _→_→ _Zn(OH)_Zn(OH) 2

2 ( (ss) + 2e) + 2e

--Katoda Katoda

2MnO

2MnO₂₂((ss) + 2H) + 2H₂₂O(O(ll ) + 2e) + 2e →→ 2MnO(OH)(2MnO(OH)(ss) +) + 2OH

2OH--₍₍_aq_aq₎₎

Reaksi Sel Reaksi Sel

Zn (

Zn (ss) + 2MnO) + 2MnO₂₂((ss) + H) + H₂₂O (O (l l ) ) →→ Zn(OH)Zn(OH)₂₂ (s) + Mn (s) + Mn₂₂OO₃₃ (s) (s) Potensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Potensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt.

Arus dan tegangan pada baterai alkali lebih stabil Arus dan tegangan pada baterai alkali lebih stabil

dibanding baterai karbon-seng. dibanding baterai karbon-seng.

B H N

J

(26)

SMA Negeri 3 Surakarta

GAMBAR SEL PERAK OKSIDA GAMBAR SEL PERAK OKSIDA

B H N

J

(27)

SMA Negeri 3 Surakarta

REAKSI SEL PERAK OKSIDA : REAKSI SEL PERAK OKSIDA :

Zn(s)

Zn(s) + + 2OH 2OH (aq)(aq) →→ Zn(OH)Zn(OH)₂₂ (s) + 2e (s) + 2e

--Ag

Ag₂₂O (s) + HO (s) + H₂₂O (l ) + 2eO (l ) + 2e →→ 2Ag (s) + 2OH2Ag (s) + 2OH--_(aq)_(aq)

+ + Zn (s) + Ag

Zn (s) + Ag₂₂O (s) + HO (s) + H₂₂O (l )O (l ) →→ Zn(OH)Zn(OH)₂₂ (s) + 2Ag (s) (s) + 2Ag (s)

Keuntungan

Keuntungan : menyediakan cukup banyak daya dan : menyediakan cukup banyak daya dan tahan lama.

tahan lama. Kelemahan

Kelemahan : : sel sel perak perak relatif relatif mahalmahal

B H N

J

(28)

SMA Negeri 3 Surakarta

Penemuan Sel Litium

•

• Sel Lithium pertama kali ditemukan oleh M.S. WhittinghamSel Lithium pertama kali ditemukan oleh M.S. Whittingham

pada tahun 1970 pada tahun 1970

•

• Pada Pada percobaan percobaan nya nya yang yang pertama, pertama, WhittinghamWhittingham

menggunakan menggunakan

–

– Titanium(II) Sulfide sebagai Titanium(II) Sulfide sebagai katodakatoda –

– LithiumLithiummetal metal sebagai anoda sebagai anoda

•

• Selanjutnya penelitian mengenai baterai lithium dilanjutkanSelanjutnya penelitian mengenai baterai lithium dilanjutkan

oleh ilmuwan Jepang, Yoshino Akira, yang memadukan oleh ilmuwan Jepang, Yoshino Akira, yang memadukan karbon, litium dan polimer sebagai anoda

karbon, litium dan polimer sebagai anoda

•

• Dan untuk pertama kalinya baterai litium diproduksi secaraDan untuk pertama kalinya baterai litium diproduksi secara

massal pada tahun 1991 oleh Sony Corp massal pada tahun 1991 oleh Sony Corp

B H N

J

(29)

SMA Negeri 3 Surakarta

Anoda

•

• Anoda pada baterai litium terdiri dari 2 bagian yaituAnoda pada baterai litium terdiri dari 2 bagian yaitu –

– Bagian Material Aktif berfungsi sebagai tempatBagian Material Aktif berfungsi sebagai tempat

masuk keluarnya ion Litium masuk keluarnya ion Litium

–

– Bagian Pengumpul ElektronBagian Pengumpul Elektron •

• Pada bagian material aktif biasanya menggunakanPada bagian material aktif biasanya menggunakan

material karbon (LiC material karbon (LiC₆₆))

•

• Kenapa tidak langsung menggunakan logam lithiumKenapa tidak langsung menggunakan logam lithium

? ?

Karena, sulitnya mengkontrol reaksi litium pada Karena, sulitnya mengkontrol reaksi litium pada permukaan elektroda bila memakai logam litium permukaan elektroda bila memakai logam litium secara langsung secara langsung

B H N

J

(30)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Material LiC

₆₆

adalah grafit dimana disetiap

layer/lapisan disisipkan logam litium

•

Salah satu kelemahan utama pada material karbon

ini, adalah terjadi

irreversible capacity.irreversible capacity.

•

Apa itu

Irreversible CapacityIrreversible Capacity

?

Suatu keadaan apabilabaterai dialiri listrik dari luar

untuk pertama kalinya dari keadaan kosong, maka

ketika digunakan besar kapasitas/energi yang

dilepas tidak sama ketika proses pengisian. Hal ini

terjadi karena terbentuknya gas pada anoda,

sehingga menghalangi pelepasan ion litium.

•

Kelemahan

ini

dapat

dicegah

dengan

menambahkan

zat

adiktif

seperti

vinylene

menambahkan

zat

adiktif

seperti

vinylene

carbonate ke dalam larutan elektrolit

B H N

J

(31)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Pada bagian Pengumpul Elektron

menggunakan lapisan film tembaga

•

Lapisan film tembaga digunakan

Lapisan film

tembaga digunakan

karena

–

Stabil (Tidak mudah larut)

–

Harganya lebih murah

B H N

J

(32)

SMA Negeri 3 Surakarta

Katoda

•

LiCoO

₂₂

umum digunakan sebagai bahan

katoda baterai litium ion.

•

Walaupun

sudah

sering

digunakan

material

material ini

ini terbilang

terbilang

tidak

tidak stabil

stabil

sehingga dapat mengalami penurunan

kualitas secara drastis bila terjadi

pengisian ulang secara berlebihan dan

sukar didapat sehinggan relatif mahal

dibandingkan dengan logam transisi

lainnya

lainnya seperti

seperti Mn,

Mn, Fe

Fe dan

dan Ni

Ni

B H N

J

(33)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Untuk meningkatkan kapasitas dari katoda

bater

baterai litium

ai litium ion, yang digunakan pada

ion, yang digunakan pada

laptop, dilakukan penggantian sebagian

logam kobalt (Co) dengan logam mangan

dan nikel (Li

₁₁

(Co,Mn,Ni)

₁₁

O

₂₂

).

•

Komposisi ideal adalah seperti

Li(Ni

_1/3_1/3

Mn

_1/3_1/3

Co

_1/3_1/3

)O

₂₂

yang dilaporkan

memiliki kapasitas dan mampu

menghasilkan voltase yang lebih tinggi

dibandingkan dengan LiCoO

₂₂

•

Apabila logam Co diganti seluruhnya dengan

logam Mn dan

logam Mn dan Ni, dapat me

Ni, dapat meningka

ningkatkan

tkan

kapasitas baterai menjadi30%

B H N

J

(34)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Apabila dalam penggantian kandungan Ni

menjadi

sangat

tinggi

maka

dapat

menjadi

sangat

tinggi

maka

dapat

mengakibatk

mengakibatkan

an masalah

masalah keamanan

keamanan

•

Sedangkan bila kandungan Mn menjadi

sangat tinggi dalam penggantiannya hal ini

berdampak pada penurunan

berdampak pada penurunan kapasitas energi

kapasitas energi

•

Dari berbagai banyak jenis logam, kenapa

litium yang sangat menjanjikan untuk anoda?

Litium memiliki nilai potensial standar paling

negatif (-3.0 V), paling ringan (berat

atom:6.94 g), sehingga bila dipakai untuk

anoda dapat menghasilkan kapasitas energi

yang tinggi.

B H N

J

(35)

SMA Negeri 3 Surakarta

Separator

•

Separator adalah material berpori yang

diletakkan diantara anoda dan katoda,

yang

dapat

mencegah

terjadinya

yang

dapat

mencegah

terjadinya

gesekan

antara

kedua

elektroda

gesekan

antara

kedua

elektroda

tersebut yang dapat menyebabkan arus

pendek

•

Peranan lain separator adalah untuk

penghasilan listrik dan pengisian ulang.

•

Bahan yang paling sering digunakan

sebagai separator adalah Polyolefin

B H N

J

(36)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

• Tahukah kamu kenapa baterai tidak boleh terkenaTahukah kamu kenapa baterai tidak boleh terkena

panas

panas sinar sinar matahari matahari secara secara langsung langsung ?? Polye

Polyethylene memiliki sifat meleleh pada thylene memiliki sifat meleleh pada suhu diatassuhu diatas 120-130

120-130 oo_{C. Apabila panas yang dihasilkan didalam}_{C. Apabila panas yang dihasilkan didalam}

baterai melewati ambang batas, polyethylene akan baterai melewati ambang batas, polyethylene akan meleleh dan menutup lubang pada separator, meleleh dan menutup lubang pada separator, mengakibatkan proses perpindahan lithium ion mengakibatkan proses perpindahan lithium ion berhenti.

berhenti.

•

• Sisi negatifnya karena sifat diatas, polyolefin sulitSisi negatifnya karena sifat diatas, polyolefin sulit

digunakan pada baterai litium ion untuk mobil. digunakan pada baterai litium ion untuk mobil. Karena ukuran baterai mobil yang besar, Karena ukuran baterai mobil yang besar, memungkinkan terjadinya perubahan suhu yang memungkinkan terjadinya perubahan suhu yang tinggi secara drastis. Untuk mengatasi masalah tinggi secara drastis. Untuk mengatasi masalah tersebut, dilakukan pelapisan Al

tersebut, dilakukan pelapisan Al₂₂OO₃₃ atau material atau material

B H N

J

(37)

SMA Negeri 3 Surakarta

Elektrolit

•

• Elektrolit berfungsi sebagai penghantar ion litium dariElektrolit berfungsi sebagai penghantar ion litium dari

anoda ke katoda dan begitu pula sebaliknya. anoda ke katoda dan begitu pula sebaliknya.

•

• Elektrolit yang dapat digunakan dalam baterai lithiumElektrolit yang dapat digunakan dalam baterai lithium

ada 2, yaitu elektrolit cair dan elektrolit padat ada 2, yaitu elektrolit cair dan elektrolit padat

•

• Syarat elektrolit cair pada baterai lithium adalahSyarat elektrolit cair pada baterai lithium adalah

–

– Bisa dipakai pada suhu -30~80 CBisa dipakai pada suhu -30~80 C –

– Memiliki konduktivitMemiliki konduktivitas tingas tinggi,gi, –

– ViskositViskositas yang rendah sehingga ion litium as yang rendah sehingga ion litium bisa berpindahbisa berpindah

dengan mudah dengan mudah

–

– StabilStabil –

– Tidak mudah terbakarTidak mudah terbakar –

– Tidak berbahaya.Tidak berbahaya.

B H N

J

(38)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Zat elektrolit cair yang sering

digunakan pada baterai lithium adalah

campuran antara ethylene carbonate

(EC) dan dimethyl carbonate (DMC)

•

Sedangkan elektrolit padat yang sering

digunakan adalah

–

Keramik inorganik, contoh

Keramik inorganik, contoh senyawa

senyawa

sulfide (seperti Li

₂₂

S

–

P

₂₂

S

₅₅

), senyawa oksida

(seperti (La,Li)TiO

₃₃

), dan senyawa

phosphate (LiAlGe(PO

₄₄

))

₃₃

).

–

Gel polimer pada baterai laptop

B H N

J

(39)

SMA Negeri 3 Surakarta

Reaksi Sel

•

Reaksi y

Reaksi yang terjadi adala

ang terjadi adalah sebagai

h sebagai

berikut :

Katoda

Katoda (+) (+) : : LiLi++ (aq)

(aq)+ CoO+ CoO2(s)2(s)+ + ee-- ————> LiCoO> LiCoO2(s) …… (1)2(s) …… (1)

Anoda

Anoda : : LiLi_(s)_(s)————> > LiLi++ (aq)

(aq)+ e+ e--………. (2)………. (2)

Reaksi

Reaksi sel sel : : LiLi_(s)_(s) + + CoOCoO_2(s)_2(s)————> LiCoO> LiCoO_2(s)_{2(s) ………*(1)  (2)+}_{………*(1)  (2)+}

•

• PotensiPotensial Sel al Sel yang dihasilkan adalahyang dihasilkan adalah

3.70V

B H N

J

(40)

SMA Negeri 3 Surakarta

Prinsip Kerja Baterai Litium

B H N

J

(41)

SMA Negeri 3 Surakarta

Keuntungan Baterai Lithium

•

• Lebih ringanLebih ringan

Hal

Hal ini ini karena karena elektroda elektroda dari dari lithium-ion lithium-ion terbuatterbuat dari bahan lithium ringan dan karbon. Lithium juga dari bahan lithium ringan dan karbon. Lithium juga adalah elemen yang sangat reaktif, dalam arti adalah elemen yang sangat reaktif, dalam arti banyak energi yang dapat disimpan pada ikatan banyak energi yang dapat disimpan pada ikatan atomnya.

atomnya.

•

• Lebih BertenagaLebih Bertenaga

Lithium-ion dapat menampung 150 watt-jam pada Lithium-ion dapat menampung 150 watt-jam pada setiap Kilogramnya, Sedangkan NiMH(Nickel-Metal setiap Kilogramnya, Sedangkan NiMH(Nickel-Metal Hydride) hanya dapat menampung 100 watt-jam Hydride) hanya dapat menampung 100 watt-jam pada setiap

pada setiap kilogramnkilogramnyaa.yaa.

B H N

J

(42)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

Lebih Awet.

Lebih awet disini, dalam arti baterai Li-Ion

dapat menangi hingga ratusan kali siklus isi

ulang.

•

Tidak ada efek Memory

Dapat melakukan pengisian ulang terhadap

baterai tanpa harus menuggu baterai

benar-benar kosong.

benar kosong.

•

Lebih Kuat.

Sebuah baterai Li-Ion Hanya kehilangan 5% dari

kapasiitas per Bulan, Sedangkan baterai NiMH

kehilangan 20% dari kapasitas per bulannya.

B H N

J

(43)

SMA Negeri 3 Surakarta

Kelemahan Baterai Lithium

•

Baterai Lithium-Ion mulai terdegradasi sejak

meninggalkan Pabrik

Baterai Li-Ion ini hanya kuat bertahan hingga

2 atau 3 tahun, sejak tanggal perakitan tidak

peduli Anda gunakan atau tidak.

•

Baterai Lithium-Ion sangat sensitif terhadap

suhu Tinggi

menyebabkan Baterai terdegradasi lebih

cepat dari seharusnya, sehingga umur

baterai menjadi lebih pendek.

B H N

J

(44)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

• Harga Baterai Lithium-Ion Relatif mahalHarga Baterai Lithium-Ion Relatif mahal

ini kar

ini karena dalam ena dalam setiap setiap set Batset Baterai erai Lithium-Ion,Lithium-Ion, memiliki komputer onboard untuk

memiliki komputer onboard untuk mengaturnmengaturnya.ya.

•

• Terdapat Peluang Kecil yang berbahaya.Terdapat Peluang Kecil yang berbahaya.

apabila proses pengepakan burk, maka akan ada apabila proses pengepakan burk, maka akan ada potensi baterai akan terbakar

potensi baterai akan terbakar atau lebih parahnyaatau lebih parahnya akan meledak

akan meledak

•

• Baterai akan benar-benar tidak dapat Baterai akan benar-benar tidak dapat digunakandigunakan

ini akan terjadi jika Anda menggunakan baterai ini akan terjadi jika Anda menggunakan baterai Li-ion secara terus-menerus sampai habis.

ion secara terus-menerus sampai habis.

B H N

J

(45)

SMA Negeri 3 Surakarta

P

Penemuan Sel Bah

enemuan Sel Bahan Bakar

an Bakar

•

Sel

Sel bahan

bahan bakar

bakar pertama

pertama kali

kali ditemukan

ditemukan

oleh

Christian Friedrich Schönbein pada

tahun 1838

•

Para ahli kimia dari General Electric

mengembangkan sel bahan bakar sebagai

pembangkit listrik yang dimulai pada tahun

1955

•

Pada tahun 1958, sel bahan bakar untuk

pembangkit

listrik

secara

komersial

pembangkit

listrik

secara

komersial

dikembangkan pertama

dikembangkan pertama kaliny

kalinya

a

B H N

J

(46)

SMA Negeri 3 Surakarta

Serba-Serbi Sel Bahan B

Serba-Serbi Sel Bahan Bakar

akar

•

• Sel bahan bakar adalah alat yang menghasilkan energiSel bahan bakar adalah alat yang menghasilkan energi

listrik secara elektrokimia. listrik secara elektrokimia.

•

• Seperti halnya sel elektrokimia, sel bahan bakarSeperti halnya sel elektrokimia, sel bahan bakar

memiliki anoda dan katoda. memiliki anoda dan katoda.

–

– Pada anoda terdapat bahan Pada anoda terdapat bahan bakar gas hidrogen.bakar gas hidrogen.

Hidrogen yang ber

Hidrogen yang berasal dari anoda asal dari anoda diubah menjadi iondiubah menjadi ion hidrogen dan elektron

hidrogen dan elektron

–

– Pada katoda terdapat gas oksigen yang Pada katoda terdapat gas oksigen yang digunakandigunakan

sebagai oksidator.Pada katoda, oksigen direduksi dengan sebagai oksidator.Pada katoda, oksigen direduksi dengan adanya elektron.

adanya elektron.

•

• Perbedaan potensial yang terjadi pada anoda danPerbedaan potensial yang terjadi pada anoda dan

katoda

katoda inilah inilah yang yang menghasilmenghasilkan kan arus arus listrik.listrik.

•

• Sel bahan bakar tidak menimbulkan emisi buanganSel bahan bakar tidak menimbulkan emisi buangan

yang berbahaya. yang berbahaya.

B H N

J

(47)

SMA Negeri 3 Surakarta

Diagram Sel Bahan Bakar

B H N

J

(48)

SMA Negeri 3 Surakarta

Prinsip Kerja Sel Bahan Bakar

•

• HH₂₂ dan Odan O₂₂ masing-masing dimasukkan ke anoda dan katoda. masing-masing dimasukkan ke anoda dan katoda.

Setiap kutub ini

Setiap kutub ini sifatnsifatnya berporiya berpori

•

• Diantara anoda dan katoda terdapat larutan KOHDiantara anoda dan katoda terdapat larutan KOH •

• Larutan KOH menghasilkan ion negatif OHLarutan KOH menghasilkan ion negatif OH

-- pada kutub pada kutub negatif anoda berpori yang bertemu dengan gas hidrogen negatif anoda berpori yang bertemu dengan gas hidrogen H

H₂₂, akan bereaksi menjadi H, akan bereaksi menjadi H₂₂O dan melepas elektron eO dan melepas elektron e --sehingga anoda mendapat elektron yang bermuatan negatif. sehingga anoda mendapat elektron yang bermuatan negatif. Selanjutnya elektron akan mengalir ke katoda

Selanjutnya elektron akan mengalir ke katoda

•

• Di katoda, elektron bertemu dengan ODi katoda, elektron bertemu dengan O₂₂ yang dimasukkan ke yang dimasukkan ke

kutub positif katoda sehingga elektron bersama O

kutub positif katoda sehingga elektron bersama O₂₂ dan H dan H₂₂OO (dari larutan KOH) menghasilkan ion negatif OH

(dari larutan KOH) menghasilkan ion negatif OH-- yang yang selanjutnya akan digunakan untuk menghasilkan elektron selanjutnya akan digunakan untuk menghasilkan elektron pada anoda pada anoda

B H N

J

(49)

SMA Negeri 3 Surakarta

•

• Berikut disajikan reaksi secara singkatBerikut disajikan reaksi secara singkat

Reaksi : Reaksi :

Katoda: O

Katoda: O₂₂(g) + 2H(g) + 2H₂₂O (l) + 4eO (l) + 4e-- ___4OH_4OH--_(aq)_(aq) _x1_x1

Anoda: H

Anoda: H₂₂(g) + 2OH(g) + 2OH--_(aq)_(aq) ___2H_2H 2

2O (l) + 2eO (l) + 2e-- x2x2

Reaksi T

Reaksi Total otal : 2H: 2H₂₂ (g) + O (g) + O₂₂ (g) (g) __ 2H 2H₂₂O (l)O (l)

•

Arus yang timbul

Esel = Ereduksi

–

Eoksidasi = 0,40

–

0,00

= 0,40

B H N

J

(50)

SMA Negeri 3 Surakarta

Ke

Kegunaan Sel

gunaan Sel Bahan Bakar

Bahan Bakar

•

Digunakan pada mobil listrik dan

perala

peralatan elektronik rumah

tan elektronik rumah tangga.

tangga.

•

Untuk pembangkit energi komersial dan

industrial.

•

Sumber energi pada

Sumber energi pada kkendaraan ruang

endaraan ruang

angkasa, stasiun pemantauan cuaca, dan

pusat komunikasi.

•

Untuk keperluan militer

Untuk keperluan militer tertentu.

tertentu.

B H N

J

(51)

SMA Negeri 3 Surakarta

Latihan

Berisi tentang latihan soal. Berisi tentang latihan soal.

1.

1. SeSebubutktkan elan elekektrtroda yoda yang dang digigununakakan pan pada aada aki daki dann tulis perubahan elektroda saat aki digunakan.

tulis perubahan elektroda saat aki digunakan. 2.

2. PPasaasangangan yan yang tng tepaepat unt untuk tuk jenjenis seis sel vol voltlta dena dengangan anoda dan katodanya adalah..

anoda dan katodanya adalah..

No

No Jenis Jenis Sel Sel VolVolta ta Katoda Katoda AnodaAnoda

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 Accu Accu Sel litium Sel litium

Sel perak oksida Sel perak oksida Sel nikel cadmium Sel nikel cadmium Sel bahan bakar Sel bahan bakar

Logam seng Logam seng

Merkuri (II) oksida Merkuri (II) oksida Perak Oksida Perak Oksida Nikel Oksida Nikel Oksida Gas Hidrogen Gas Hidrogen Batang karbon Batang karbon HgO HgO Seng Seng Perak Perak Gas Oksigen Gas Oksigen

B H N

J

(52)

SMA Negeri 3 Surakarta

Latihan

3.

3. JelJelaskaskan kan keguegunaan naan eleelektrktroliolit kt kaliualium hm hidridroksoksidaida yang terdapat pada baterei alkalin

yang terdapat pada baterei alkalin 4.

4. PPernernyatyataan aan yanyang teg tepat mpat mengengenaenai sel bi sel bahahan ban bakakarar yaitu

yaitu a.

a. H H ₂₂SOSO₄₄ digunakan sebagai elektrolit digunakan sebagai elektrolit b.

b. KKatatododa ya yanang dig digugunanakkan an beberurupa H pa H ₂₂ c.

c. AnAnododa ya yanang dg digigununakakan an beberurupa pa OO₂₂ d.

d. TiTidadak k memememerlrlukukan an kkatatalalisis e.

e. TiTidadak k peperrlu lu didiisisi i ululanangg

B H N

J

(53)

SMA Negeri 3 Surakarta

Latihan

5.

5. JeJelalaskskan yaan yang ding dimamaksksud dud denengan gan sesel bahl bahan ban bakakarar ramah lingkungan

ramah lingkungan 6.

6. MenMengapgapa moa mobil ybil yang ang menmenggggunaunakkan aan aki jki jikika tida tidakak dioperasikan dalam waktu lama, mesinnya harus dioperasikan dalam waktu lama, mesinnya harus dihidupkan sewaktu-waktu? dihidupkan sewaktu-waktu?