Baterai dan baterai komersial

Sering kali, benda-benda yang umum dan digunakan sehari-hari membutuhkan perangkat yang memasok arus listrik yang diperlukan untuk pengoperasian yang benar. Perangkat ini disebut baterai. Baterai yang paling sederhana dan paling ekonomis adalah yang disebut baterai kering . Ada banyak jenis lain yang lebih canggih seperti merkuri, alkaline, baterai oksida perak atau lithium, dll. Bahkan ada baterai yang memiliki kekhasan dapat diisi ulang, seperti baterai nikel-kadmium, atau yang disebut akumulator timbal yang dipasang di mobil.

Awalnya, setiap reaksi oksidasi-reduksi dapat digunakan sebagai dasar untuk membangun baterai; Namun, dalam banyak kasus ada batasan praktis yang mencegah penggunaan komersial. Baterai tidak boleh, atau lebih tepatnya, tidak boleh mengandung zat berbahaya, baterai harus ringan dan mudah dibawa, dan periode penggunaannya harus selama mungkin. Sebuah sel harus memberikan perbedaan potensial yang kira-kira konstan, meskipun tidak ada batasan nilainya, karena kemungkinan besar dapat mencapai tegangan yang lebih tinggi dengan menghubungkan beberapa sel bersama-sama, yaitu membuat seri ( baterai ).

Sel kering adalah yang paling banyak digunakan; memberikan tegangan 1,5 V dan digunakan dalam senter, radio, dan peralatan kecil. Katodanya terbuat dari batang grafit yang dilapisi dengan MnO2, sedangkan anodanya adalah wadah baterai yang sama, yang terbuat dari seng. Kedua elektroda dipisahkan oleh elektrolit yang terbuat dari pasta basah yang terbuat dari seng klorida dan amonium klorida. Dalam sel kering tidak ada solusi (seperti pada sel Daniell), dan itulah mengapa diberi nama sel kering. Reaksi yang terjadi pada elektroda dapat digambarkan secara sederhana sebagai berikut:

-Di anoda (negatif): Zn → Zn ^ 2 + + 2e-
-Di katoda (positif): 2 MnO2 (s) + H2O + 2e- → Mn2O3 (s) + 2 OH-

Sisi bermasalah dari sel kering adalah korosi. Anoda adalah batang seng, yang perlahan-lahan memburuk karena keasaman tertentu dari elektrolit
(NH4Cl), yang membuat baterai kosong bahkan tanpa digunakan.

Mirip dengan baterai kering kita dapat menemukan baterai alkaline. Anodanya adalah batangan seng dan katodanya adalah MnO2, wadahnya terbuat dari baja dan elektrolitnya telah ditukar dengan zat gel kalium hidroksida. Baterai alkaline dikenal karena daya tahannya yang lama dan juga dapat digunakan pada suhu yang lebih berubah, karena rentang suhunya lebih besar. Mereka cukup kompak, karena mereka tidak membutuhkan banyak elektrolit dan, seperti pada sel kering, mereka memasok perbedaan potensial 1,5 volt.

Sebagian besar baterai harus dibuang saat habis. Namun, ada jenis baterai lain yang dapat diisi ulang berulang kali, sehingga dapat digunakan lebih lama. Contoh tipikal dibuat oleh akumulator mobil. Akumulator timbal berisi dua elektroda timbal seperti kisi yang disusun secara paralel. Salah satunya ditutupi dengan spons timbal, dan membentuk anoda, sementara yang lain, katoda, ditutupi dengan PbO2. Kedua elektroda tersebut direndam dalam elektrolit asam sulfat dengan kemurnian 38%. Reaksi yang terjadi pada elektroda ini adalah:

-Pada anoda (negatif): Pb(s) + SO2-4 → PbSO4 (s) + 2e- -Pada
katoda (positif): PbO2 (s) + 4H + + SO2-4 + 2e- → PbSO4 (s) ) + 2 H2O

Ketika akumulator timbal beroperasi, timbal dari jaringan anoda dioksidasi menjadi ion Pb2 +, yang dengan adanya ion SO2-4 dari elektrolit, mengendap sebagai PbSO4 pada lembaran. Di katoda, timbal oksida direduksi menjadi ion Pb2 +, yang juga mengendap sebagai PbSO4. Artinya, timbal sulfat terbentuk di kedua elektroda dan asam sulfat dikonsumsi. Akumulator timbal dapat diisi ulang, dan dalam hal ini, dimungkinkan untuk membalikkan arah reaksi dengan melewatkan arus melalui akumulator, sehingga meregenerasi komposisi elektroda. Dalam proses pengisian, PbSO4 direduksi di salah satu elektroda menjadi Pb (s) dan dioksidasi menjadi PbO2 di elektroda lainnya, mengikuti reaksi:

PbP2 (s) + Pb (s) + 2 H2SO4 (aq) 2 PbSO4 (s) + 2H2O (l)

Potensi sel timbal tunggal kira-kira 2,0 V. Ketika beberapa di antaranya dihubungkan secara seri, membentuk baterai, tegangan yang jauh lebih tinggi dapat dicapai. Dalam kasus mobil, sekitar 6 baterai dihubungkan secara seri, yang dapat menghasilkan beda potensial sekitar 12V.

Scroll to Top