Panduan Esensial Jenis Baterai untuk Proyek Elektronika

Semua perangkat elektronik membutuhkan sumber daya untuk berfungsi. Sebabnya, baterai adalah sumber daya yang paling umum di dunia modern. Ini karena mereka memungkinkan manufaktur elektronik perangkat portabel.

Seorang mungkin bisa mengatakan bahwa seluruh industri elektronik bergantung pada baterai. Namun, jika Anda adalah insinyur elektronik pemula, Anda kemungkinan besar sedang mencoba menilai jenis baterai terbaik untuk proyek elektronika Anda berikutnya. Panduan berikut akan mencakup semua jenis baterai yang berbeda, apa yang membuatnya unik, dan penggunaannya.

Apa itu Baterai?

Tumpukan baterai

Baterai adalah perangkat penyimpanan energi. Secara tradisional, kami telah menggunakan baterai untuk memdayakan perangkat elektronik kecil seperti lampu sorot. Namun, saat ini Anda dapat menemukan baterai di setiap perangkat yang membutuhkan sumber daya portabel untuk berfungsi.

Karena kasus penggunaan dan tujuannya dapat bervariasi, baterai hadir dalam semua bentuk dan ukuran. Misalnya, kami tidak dapat berharap menggunakan baterai AAA untuk memobilisasi mobil secara optimal. Jadi, mobil membutuhkan baterai rechargeable berukuran khusus untuk berfungsi dengan benar.

Bagaimana Cara Kerja Baterai?

Baterai menyimpan energi listrik sebagai energi kimia. Kami mengisi daya baterai (rechargeable), ia mengonversi daya listrik dan menyimpannya sebagai energi kimia. Kami menggunakan baterai, reaksi kimia terjadi, dan baterai melepaskan charge-nya sebagai listrik.

Rangkaian baterai dan lampu

Misalnya, lampu dalam rangkaian sederhana di atas akan memerlukan lautan elektron untuk mengalir melaluinya untuk berfungsi. Oleh karena itu, baterai akan memberikan gaya dorong yang diperlukan untuk mendorong elektron melalui lampu. Kita perlu menghubungkan lampu ke terminal positif dan negatif baterai untuk melengkapi rangkaian. Jika ada cukup charge dalam baterai, lampu akan menyala.

Namun, penting untuk diingat bahwa baterai hanya dapat mendorong elektron melalui rangkaian untuk waktu terbatas. Esensialnya, batas waktu ini bergantung pada jumlah energi yang tersimpan (charge) dan permintaan beban. Dalam contoh kami, lampu adalah beban kami, dan pasar merujuk pada energi yang diperlukan untuk berfungsi. Jadi, kantong adalah komponen apa pun yang membutuhkan listrik untuk bekerja. Sehubungan dengan PCB, komponen ini dapat berupa dioda, mikrochip (rangkaian terpadu), dll.

Perbedaan Antara Sel dan Baterai

Gambar close-up berbagai jenis baterai

Sel listrik adalah komponen tunggal yang secara dasar bekerja sama seperti baterai – mengonversi energi kimia menjadi listrik. Baterai adalah sekelompok atau koleksi sel. Namun, bentuk sel listrik yang paling populer adalah sel tombol. Orang juga menyebutnya baterai koin. Tindakan ini tidak haruslah salah. Satu sel dapat berada dalam kelompok yang membentuk baterai.

Jenis Baterai

Gambar vektor baterai

Baterai terbagi menjadi dua kategori utama:

• Baterai Primer: Baterai sekali pakai yang tidak dapat diisi ulang. Karena itu, orang kadang menyebutnya baterai sekali pakai atau buang. Keuntungan terbesar dari baterai ini adalah mereka dapat segera menghasilkan arus saat dirangkak. Kami sering menggunakannya dalam perangkat portabel dengan drain arus rendah atau penggunaan intermiten.
• Baterai Sekunder: Kami sering menyebut baterai ini sebagai baterai rechargeable. Produsen biasanya merakitnya dengan bahan aktif dalam keadaan terisi. Pengguna kemudian dapat mengisi ulangnya dengan menerapkan arus listrik. Sebabnya, pengisian ulang membalikkan reaksi kimia yang terjadi selama penggunaan. Kami melakukan pengisian ulang menggunakan perangkat yang disebut charger dan/atau recharger. Pengisian ulang dan pengosongan dapat terjadi beberapa kali tergantung pada jenis baterai (bahan).

Jenis Baterai Primer:

• Baterai Zinc-Carbon

Baterai Zinc carbon
Sumber: Wikimedia Commons

Baterai zinc-carbon adalah baterai primer rumah tangga dengan biaya terendah. Mereka menyebarkan arus dengan menggunakan reaksi kimia antara zinc dan manganese dioksida asam. Namun, keuntungan terbesar dari baterai zinc-carbon adalah output daya rendah mereka. Namun, ini juga menghasilkan tingkat self-discharge rendah yang memberinya umur simpan yang luar biasa. Baterai zinc-carbon paling cocok untuk jam dan pengendali jarak jauh.

• Baterai Alkaline

Gambar baterai alkaline

Pixabay

Baterai alkaline non-rechargeable adalah jenis baterai primer rumah tangga yang paling banyak digunakan. Mereka menggunakan reaksi elektrokimia antara logam zinc dan manganese dioksida untuk menyimpan dan menyebarkan charge. Sebabnya, popularitas mereka saat ini berasal dari daya-per-pakai yang tinggi. Paling tidak dibandingkan dengan baterai carbon-zinc (dan sebagian besar baterai sekunder). Selain itu, mereka cenderung memiliki umur simpan yang lebih baik.

Baterai Lithium (atau baterai lithium logam)

Baterai sel tombol lithium
Sumber: Wikimedia Commons

Baterai primer lithium menggunakan bahan lithium logam sebagai anoda. Sebabnya, mereka mengungguli baterai zinc-carbon dan alkaline dalam daya-per-pakai karena kepadatan charge tinggi mereka. Selain itu, baterai lithium logam dan sel memiliki umur simpan yang luar biasa.

Mereka dapat bertahan lebih dari satu dekade dan dapat bekerja di bawah suhu rendah. Namun, baterai lithium tidak sepopuler atau tersedia seperti baterai Zinc carbon dan alkaline karena biaya produksi yang tinggi.

Namun, baterai lithium logam dan sel dapat menghasilkan tegangan antara 1.5V dan 3.7V. Sebagai contoh, produsen biasanya memaketkannya dalam bentuk faktor yang lebih kecil.

Baterai lithium berukuran besar memiliki risiko ketidakstabilan yang lebih tinggi, tetapi kami masih dapat menggunakannya dalam aplikasi militer.

Baterai Oksida Perak

Koleksi baterai oksida perak dari Maxell
Sumber: Baterai oksida perak

Baterai oksida perak prevalen di Jepang tetapi tidak begitu di restante dunia. Mereka menggunakan oksida perak untuk katoda dan zinc untuk anoda. Meskipun mereka memiliki kepadatan energi tinggi, mereka cukup mahal. Kami dapat mengaitkan ini pada bahan katoda (perak) yang diperlukan untuk memproduksi mereka. Perak adalah logam berharga. Jadi, kami terutama menggunakannya dalam desain baterai koin di mana jumlah perak yang diperlukan kecil.

Baterai Zinc-udara

Baterai koin zinc-udara
Sumber: Wikimedia Commons

Banyak orang menganggap baterai zinc-udara sebagai alternatif yang dapat diterima untuk baterai oksida perak. Mereka menggunakan oksigen dari udara sekitar sebagai katoda sambil menempatkan anoda di dalam sel listrik. Karena kepadatan energi yang tinggi, mereka paling cocok untuk perangkat medis seperti alat pendengar dan pacemaker. Sebabnya, kami dapat mengaitkan umur panjang mereka pada komposisi dan struktur mereka.

Baterai Merkurium

Baterai Merkurium
Sumber: Wikimedia Commons

Baterai Merkurium (alias baterai/sel oksida merkurium atau Ruben-Mallory) adalah baterai non-rechargeable yang menggunakan reaksi elektrokimia antara elektroda oksida merkurium dan zinc dalam elektrolit alkaline. Mereka memiliki kapasitas yang lebih tinggi daripada baterai zinc-carbon dan memberikan output yang stabil dan andal.

Secara khas, baterai merkurium biasanya hadir dalam bentuk baterai koin. Mereka populer selama Perang Dunia II. Namun, hampir tidak mungkin menemukannya saat ini. Namun, karena keracunan merkurium terhadap lingkungan dan kesehatan manusia, banyak negara telah melarang penjualannya.

Jenis Baterai Sekunder:

• Baterai alkaline rechargeable

Baterai alkaline rechargeable
Sumber: Wikimedia commons

Versi rechargeable dari baterai alkaline adalah baterai rechargeable yang paling terjangkau. Selain itu, mereka memiliki umur simpan panjang. Mereka berguna untuk aplikasi daya sedang. Meskipun siklus hidupnya pendek (dibandingkan baterai sekunder lain), mereka masih populer. Karena mereka tidak menggunakan bahan beracun, pengguna dapat membuangnya secara aman di tempat pembuangan sampah reguler – selama peraturan lokal mengizinkannya.

Nikel-Kadmium

Baterai Nikel-Kadmium
Sumber: Wikimedia Commons

Baterai nikel-kadmium (Ni-Cd) rechargeable digemari karena ketangguhan dan keandalan mereka. Mereka memiliki rentang suhu operasi yang beragam dan umur panjang. Selain itu, dan yang paling penting, mereka memiliki kemampuan daya tinggi. Namun, mereka cenderung memiliki waktu operasi rendah per charge. Keuntungan lainnya adalah tingkat self-discharge yang biasanya tinggi (30% per bulan). Tapi ini bukan masalah besar, mengingat mereka rechargeable.

Namun, fitur tidak diinginkan lainnya dari Nikel Kadmium ada dalam komposisinya. Sekitar 15% dari sebagian besar baterai Ni-Cd terdiri dari kadmium beracun dan karsinogenik. Jadi, konsumen dan produsen tidak boleh membuangnya di tempat pembuangan sampah. Kita harus mendaur ulangnya dengan hati-hati.

Nikel-Hidra Logam

Pak baterai nikel hidra logam
Sumber: Wikimedia Commons

Baterai nikel-hidra logam (NiMH) rechargeable adalah iterasi yang ditingkatkan dari baterai nikel-kadmium lama. Mereka memberikan tegangan yang sama tetapi menawarkan kapasitas hingga 30% lebih besar. Selain itu, mereka memiliki kemampuan arus tinggi yang baik dan siklus hidup panjang.

Baterai nikel-hidra logam dapat mengosongkan hingga 40% charge-nya setiap bulan. Namun, tingkat self-discharge baterai nikel-hidra logam mengecewakan lebih tinggi daripada baterai nikel-kadmium. Namun, baterai nikel-hidra logam masih lebih unggul dari baterai nikel-kadmium karena mereka tidak mengandung kadmium beracun.

Meskipun demikian, mereka masih mengandung jumlah besar oksida nikel dan jejak kobalt. Ini dapat karsinogenik untuk organisme mamalia. Oleh karena itu, Anda harus mendaur ulang baterai nikel-hidra logam dengan hati-hati.

Baterai Lithium-Ion

baterai seluler lithium-ion

Baterai lithium-ion (Li-ion) rechargeable adalah jenis baterai sekunder terbaru. Secara umum, mereka lebih ringan 30% daripada nikel-hidra logam. Selain itu, mereka memberikan setidaknya satu bagian lebih dari kapasitas daya baterai nikel-kadmium.

Baterai lithium-ion memiliki kemampuan arus tinggi yang luar biasa. Selain itu, mereka memiliki siklus hidup panjang. Selanjutnya, mereka memiliki tingkat self-discharge 20% per bulan. Dengan demikian, kami dapat menyimpulkan bahwa baterai lithium-ion lebih unggul daripada baterai berbasis kadmium dalam hampir setiap cara. Namun, mereka tidak sekuat itu. Misalnya, baterai lithium-ion rentan terhadap panas berlebih, yang dapat menyebabkan kebakaran.

Selain itu, meskipun mereka bebas dari kadmium beracun, sebagian besar baterai lithium-ion masih mengandung jejak oksida kobalt dan oksida nikel. Lagi, kimia ini karsinogenik dan merusak kesehatan manusia. Jadi, Anda harus membuang dan mendaur ulang baterai lithium-ion dengan hati-hati.

Baterai Asa-timbal

Baterai asa-timbal umumnya bagian dari sistem listrik kendaraan bermotor

 

Baterai asa-timbal adalah jenis baterai rechargeable yang paling dicari di dunia. Ini terutama karena keandalan mereka dan kelayakan finansial produksi mereka. Namun, mereka tidak begitu portabel karena mereka cenderung besar, berat, dan berlebihan. Selain itu, timbal adalah senyawa kimia karsinogenik yang sangat beracun.

Oleh karena itu, kami tidak boleh membuang baterai asa-timbal di tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan limbah reguler. Produsen mendaur ulang dan menggunakan kembali baterai asa-timbal lama, mati, dan rusak untuk memproduksi baterai asa-timbal baru.

Mengapa Tidak Semua Jenis Baterai Rechargeable?

Gambar vektor pengisian baterai

Ketika kami mengisi ulang baterai sekunder, kami tidak hanya memaksa elektron kembali ke dalam baterai, tetapi kami juga mengembalikan bahan kimia di dalam baterai ke keadaan charge awal. Ketika produsen membuat baterai primer, mereka merakit bahan dalam keadaan charge. Menggunakan charge dalam baterai primer secara permanen mengonfigurasi ulang bahan di dalamnya. Setelah proses konfigurasi ulang, ia tidak dapat menahan charge lain.

Di sisi lain, baterai sekunder mengaktifkan reaksi kimia untuk mengeluarkan charge dan kembali ke status aslinya melalui pengisian ulang. Tentu, mereka harus menggunakan bahan dan kimia tertentu yang kompatibel dengan perubahan ini.

Aplikasi Baterai

Pria memeriksa baterai mobil

Beberapa aplikasi paling umum untuk baterai meliputi:

• Alarm
• Rangkaian komunikasi
• Jam
• Pengendali jarak jauh
• Pacemaker
• Alat pendengar
• Headset nirkabel
• Kendaraan bermotor
• Periferal komputer nirkabel (keyboard dan mouse)
• Permainan handheld (Game boys)
• Jam tangan pintar

Cara Memilih Baterai?

Wanita memegang tumpukan berbagai jenis baterai

Sekarang setelah Anda familiar dengan semua jenis baterai yang tersedia, Anda perlu memutuskan mana yang terbaik untuk proyek Anda. Saat orang memilih baterai, mereka cenderung menyeimbangkan biaya dan kinerja. Namun, ada spesifikasi lain yang harus Anda pertimbangkan. Ini meliputi:

• Jenis baterai: Primer (non-rechargeable) atau sekunder (rechargeable)
• Kapasitas: Jumlah energi/listrik yang dapat dieluarkan beban dari baterai. Kami biasanya menyebut ini menggunakan amp-hr. Misalnya, baterai 500mah dapat mengeluarkan satu milliamp per jam.
• Umur simpan: Jumlah waktu baterai dapat menyimpan charge-nya saat tidak digunakan.
• Suhu operasi baterai: Menggambar seberapa panas baterai saat Anda menggunakannya atau mengisi ulangnya. Akibatnya, spesifikasi ini akan membantu Anda menentukan apakah Anda memerlukan pendingin atau pendingin untuk baterai Anda.
• Laju pengisian ulang: Menggambar secepat apa baterai rechargeable dapat diisi ulang
• Umur baterai: Menggambar berapa kali kita dapat mengisi ulang dan mengosongkan baterai sekunder. Atau, kita dapat menggunakannya untuk menunjukkan berapa lama kita dapat menggunakan baterai primer.

Kesimpulan

Tidak ada solusi baterai tunggal di pasar untuk semua perangkat baterai portabel. Karena perangkat elektronik hadir dalam semua bentuk, ukuran, dan ketahanan, mereka membutuhkan sumber daya yang paling sesuai dengan persyaratan ruang dan beban mereka. Jadi, ada berbagai macam baterai dengan keuntungan dan kerugian masing-masing. Panduan di atas menyoroti ini dengan menampilkan semua jenis baterai yang saat ini tersedia. Ingatlah untuk membuang dan mendaur ulang baterai bekas dengan hati-hati. Namun, kami harap Anda telah menemukan panduan ini bermanfaat. Seperti biasa, terima kasih telah membaca.