Baterai isi ulang

Baterai isi ulang, baterai penyimpanan, atau sel sekunder, (atau akumulator) adalah jenis baterai listrik yang dapat diisi, disambungkan pada beban, dan diisi ulang berkali-kali, sebagai lawan dari baterai sekali pakai atau primer, yang disuplai dengan kondisi terisi sepenuhnya dan dibuang setelah digunakan. Baterai jenis ini terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia. Istilah "akumulator" digunakan karena baterai ini mengakumulasi dan menyimpan energi melalui reaksi elektrokimia yang dapat dibalik. Baterai isi ulang diproduksi dalam berbagai bentuk dan ukuran, mulai dari sel tombol hingga sistem skala megawatt yang terhubung untuk menstabilkan jaringan distribusi listrik. Beberapa kombinasi bahan elektrode dan elektrolit yang berbeda digunakan, termasuk asam timbal, nikel kadmium (NiCd), nikel logam hidrida (NiMH), ion litium (Li-ion), dan ion litium polimer (polimer Li-ion).

Baterai isi ulang pada awalnya harganya lebih mahal dari baterai sekali pakai, tetapi memiliki total biaya kepemilikan dan dampak lingkungan yang jauh lebih rendah, karena dapat diisi ulang dengan murah berkali-kali sebelum perlu diganti. Beberapa jenis baterai isi ulang tersedia dalam ukuran dan voltase yang sama dengan jenis sekali pakai, dan dapat digunakan untuk saling menggantikan.

Miliaran dolar dalam penelitian diinvestasikan di seluruh dunia untuk meningkatkan baterai isi ulang.

Penerapan 
Perangkat yang menggunakan baterai isi ulang termasuk starter mobil, perangkat konsumen portabel, kendaraan ringan (seperti kursi roda bermotor, kereta golf, sepeda listrik, dan forklift listrik), alat, catu daya bebas gangguan, dan pembangkit listrik penyimpanan baterai. Aplikasi yang muncul dalam baterai pembakaran internal hibrida dan kendaraan listrik mendorong teknologi untuk mengurangi biaya, berat, dan ukuran, dan meningkatkan masa pakai.

Baterai yang dapat diisi ulang yang lebih lama, mengalami hilang daya dengan kecepatan relatif cepat dan memerlukan pengisian sebelum digunakan pertama kali. Beberapa baterai NiMH dengan hilang daya yang rendah yang baru dapt menahan isi muatannya selama berbulan-bulan, dan biasanya dijual dengan muatan hingga sekitar 70% dari kapasitas terukurnya.

Pembangkit listrik penyimpanan baterai menggunakan baterai isi ulang untuk meratakan beban (menyimpan energi listrik pada saat permintaan rendah untuk digunakan selama periode puncak) dan untuk penggunaan energi terbarukan (seperti menyimpan daya yang dihasilkan dari susunan fotovoltaik pada siang hari untuk digunakan pada malam hari). Pemerataan beban mengurangi daya maksimum yang harus dapat dihasilkan oleh pembangkit, mengurangi biaya modal dan kebutuhan untuk pembangkit listrik puncak.

Menurut laporan dari Research and Markets, analis memperkirakan pasar baterai isi ulang global akan tumbuh pada CAGR sebesar 8,32% selama periode 2018-2022.

Baterai isi ulang yang kecil dapat memberi daya pada perangkat elektronik portabel, peralatan listrik, peralatan, dan sebagainya. Baterai tugas berat (heavy-duty atau HD) memberi daya pada kendaraan listrik, mulai dari skuter hingga lokomotif dan kapal. Baterai HD digunakan dalam pembangkit listrik yang didistribusikan dan dalam sistem tenaga yang berdiri sendiri.

Pengisian dan pemakaian 

Selama pengisian, bahan aktif positif teroksidasi, menghasilkan elektron, dan bahan negatif bereduksi, menggunakan elektron. Elektron ini merupakan arus listrik di luar sirkuit. Elektrolit dapat berfungsi sebagai penyangga sederhana untuk aliran ion internal antara elektrode, seperti dalam sel ion litium dan nikel kadmium, atau mungkin merupakan partisipan aktif dalam reaksi elektrokimia, seperti pada sel asam timbal.

Energi yang digunakan untuk mengisi baterai yang dapat diisi ulang biasanya berasal dari pengisi baterai menggunakan listrik AC, meskipun beberapa baterai dilengkapi untuk menggunakan outlet listrik DC 12 volt dari kendaraan. Tegangan sumber harus lebih tinggi dari baterai untuk memaksa arus mengalir ke dalamnya, tetapi tidak terlalu tinggi agar baterai tidak mengalami kerusakan.

Pengisian daya berlangsung dari beberapa menit hingga beberapa jam untuk mengisi daya baterai. Pengisi daya yang lambat tanpa kemampuan penginderaan tegangan atau suhu akan mengisi daya dengan kecepatan rendah, biasanya membutuhkan waktu 14 jam atau lebih untuk mencapai pengisian penuh. Pengisi daya cepat biasanya dapat mengisi daya sel dalam dua hingga lima jam, bergantung pada modelnya, yang tercepat hanya memakan waktu lima belas menit. Pengisi daya cepat harus memiliki beberapa cara untuk mendeteksi ketika sel mencapai muatan penuh (perubahan tegangan terminal, suhu, dll.) untuk berhenti mengisi daya sebelum terjadi pengisian berlebih yang berlebihan atau pemanasan berlebih. Pengisi daya tercepat sering menggunakan kipas pendingin untuk menjaga agar sel tidak terlalu panas. Paket baterai yang dimaksudkan untuk pengisian cepat dapat mencakup sensor suhu yang digunakan pengisi daya untuk melindungi paket tersebut, sensornya akan memiliki satu atau lebih kontak listrik tambahan.

Kimia baterai yang berbeda memerlukan skema pengisian daya yang berbeda. Misalnya, beberapa jenis baterai dapat diisi ulang dengan aman dari sumber tegangan konstan. Jenis lain perlu diisi dengan sumber arus yang diatur yang mengecil saat baterai mencapai tegangan penuh. Mengisi baterai secara tidak benar dapat merusak baterai. Dalam kasus yang ekstrem, baterai bisa menjadi terlalu panas, terbakar, atau meluncurkan isinya secara eksplosif.

Jenis 
Baterai asam timbal yang ditemukan pada tahun 1859 oleh fisikawan Prancis Gaston Planté adalah jenis baterai isi ulang tertua. Meskipun memiliki rasio energi terhadap berat yang sangat rendah dan rasio energi terhadap volume yang rendah, kemampuannya untuk memasok lonjakan arus yang tinggi berarti bahwa sel-sel tersebut memiliki rasio daya terhadap berat yang relatif besar. Kelebihan ini, bersama dengan biaya yang rendah membuatnya menarik untuk digunakan dalam kendaraan bermotor untuk menyediakan arus tinggi yang dibutuhkan oleh starter mobil.

Baterai nikel kadmium (NiCd) ditemukan oleh Waldemar Jungner dari Swedia pada tahun 1899. Ia menggunakan nikel oksida hidroksida dan logam kadmium sebagai elektrode. Kadmium adalah elemen beracun, dan dilarang untuk sebagian besar digunakan oleh Uni Eropa pada tahun 2004. Baterai nikel kadmium hampir sepenuhnya digantikan oleh baterai nikel logam hidrida (NiMH).

Baterai nikel logam hidrida (NiMH) tersedia pada tahun 1989. Baterai ini sekarang menjadi jenis baterai yang umum digunakan oleh konsumen dan industri. Baterai ini memiliki paduan penyerap hidrogen untuk elektrode negatif, alih-alih kadmium.

Baterai ion litium diperkenalkan kepada pasar pada tahun 1991, menjadi primadona pada sebagian besar barang elektronik karena memiliki kerapatan energi terbaik dan laju kehilangan daya yang sangat lambat saat tidak digunakan. Baterai jenis ini memang memiliki kelemahan juga, terutama risiko sulutan api yang tidak terduga dari panas yang dihasilkan oleh baterai. Insiden seperti itu jarang terjadi dan menurut para ahli, dapat diminimalkan "melalui desain, instalasi, prosedur, dan lapisan perlindungan yang tepat" sehingga risikonya dapat diterima.

Baterai polimer ion litium (LiPo) memiliki bobot yang ringan, menawarkan kerapatan energi sedikit lebih tinggi dari Li-ion dengan biaya yang juga sedikit lebih tinggi, dan dapat dibuat dalam bentuk apa pun. Baterai LiPo telah tersedia tetapi belum dapat menggusur Li-ion di pasar. Penggunaan utama baterai LiPo adalah untuk menyalakan mobil, kapal dan pesawat yang dikendalikan dari jarak jauh. Paket baterai LiPo sudah tersedia di pasar dalam berbagai konfigurasi hingga 44,4v untuk memberi daya pada kendaraan R/C dan helikopter atau drone tertentu. Beberapa laporan pengujian memperingatkan risiko kebakaran saat baterai tidak digunakan sesuai dengan instruksi. Tinjauan independen teknologi telah membahas risiko kebakaran dan ledakan dari baterai ion litium dalam kondisi tertentu karena baterai jenis ini menggunakan elektrolit cair.

Lihat pula 

 Daftar jenis baterai
 Kerapatan energi
 Penyimpanan energi
 Paket baterai

Referensi 

Elektronika fleksibel