Baterai asam timbal

Baterai asam timbal atau aki (berasal dari bahasa Inggris accu, singkatan dari accumulator) merupakan jenis baterai isi ulang pertama yang ditemukan oleh fisikawan Prancis Gaston Planté pada tahun 1859. Meskipun baterai ini tidak cocok untuk menyimpan banyak energi (karena rasio energi:berat yang kecil), baterai ini memiliki lonjakan arus yang tinggi ketika pertama kali dinyalakan (inrush current). Akibat sifat ini, baterai ini digunakan pada kendaraan bermotor untuk menyediakan arus tinggi saat proses menyalakan mesin (starter).

Karena baterai jenis ini lebih murah dibanding dengan baterai yang berteknologi lebih baru, baterai asam timbal banyak digunakan (meskipun inrush current tidak terlalu dibutuhkan, ataupun baterai jenis lain memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi). Baterai asam timbal digunakan sebagai sumber listrik cadangan pada tower BTS, rumah sakit, dan pembangkit listrik skala kecil. Untuk keperluan ini, baterai asam timbal dimodifikasi agar mampu lebih lama menyimpan energi dan mengurangi ongkos pemeliharaan.

Sejarah

Nicolas Gautherot (Ilmuwan Prancis) pada tahun 1801 mengamati bahwa kabel yang digunakan pada percobaan elektrolisis masih menyediakan sedikit arus listrik meskipun kabel tersebut sudah diputus dari baterai. Pada tahun 1859, baterai asam timbal yang diciptakan Gaston Planté merupakan baterai pertama yang dapat diisi ulang dengan cara mengalirkan arus yang berlawanan arah. Baterai ini terdiri dari dua lempeng timah yang dipisahkan dengan karet dan digulung spiral. Baterai ini pertama kali digunakan untuk menyalakan lampu gerbong kereta ketika berhenti di stasiun. Pada tahun 1881, Camille Alphonse Faure menciptakan versi perbaikan dari baterai tersebut. Baterai ini terdiri dari kisi timbal dan pasta gel timbal oksida. Desain ini lebih mudah untuk diproduksi secara massal. Henri Tudor merupakan salah satu produsen awal baterai asam timbal jenis ini pada 1886. Dengan mengganti elektrolit cair dengan elektrolit pasta gel, baterai menjadi lebih tidak mudah bocor.

Reaksi elektrokimia

Tahap penggunaan baterai

Ketika baterai digunakan, kutub positif dan negatif pada baterai berubah menjadi timbal(II) sulfat (PbSO₄), asam sulfat yang larut pada elektrolit berubah menjadi air. Elektron pada kutub negatif bergerak ke kutub positif.

Reaksi pada kutub negatif: Pb(s) + HSO−4(aq) → PbSO₄(s) + H⁺(aq) + 2e⁻; Pada kutub negatif, 2 elektron lepas. Hal ini mengakibatkan muatan pada kutub negatif menjadi negatif. Ketika muatan negatif terbentuk pada kutub ini, ion hidrogen tertarik ke kutub negatif, sementara ion sulfat tertolak dan menjauhi kutub negatif.

Reaksi pada kutub positif

PbO₂(s) + HSO−4(aq) + 3H⁺(aq) + 2e⁻ → PbSO₄(s) + 2H₂O(l)

Reaksi total

Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)

Tahap pengisian baterai

Ketika baterai dalam kondisi penuh, kutub negatif mengandung timbal, kutub positif mengandung timbal dioksida, elektrolit mengandung asam sulfat dengan konsentrasi tinggi, dengan kandungan air yang rendah dalam asam.

Ketika baterai terus diisi ketika sudah penuh (overcharging), air terelektrolisis menjadi gas oksigen dan hidrogen. Hal ini mengakibatkan air pada baterai "hilang" dan perlu diisi ulang.

Pranala luar

Battery Council International (BCI) Diarsipkan 2019-09-18 di Wayback Machine., lead–acid battery manufacturers' trade organization.
Car and Deep Cycle Battery Frequently Asked Questions
Case Studies in Environmental Medicine – Lead Toxicity
Lead Acid Battery Desulfator (Home Power #77 June/July 2000)
Battery Desulfation