Accumulator Atau Aki

Advertisement

Accumulator

Accumulator dalam bahasa Inggeris berarti “pengumpul” atau “penghimpun”.
Dalam bahasa Indonesia accumulator sering disebut singkat dengan accu ( baca : aki ).
Accu adalah perangkat kelistrikan yang mengumpulkan dan menyimpan daya listrik.
Accu klasik yang banyak digunakan orang sampai hari ini adalah accu basah (Lead Acid Battery), yaitu accu yang mengandung cairan elektrolit.

Accu basah terdiri dari lempengan-lempengan timah hitam (Pb dan PbO2) yang terendam di dalam cairan asam sulfat (H2SO4).
Di dalam accu yang bertegangan 12V terdapat enam bagian tempat lempengan pelat, di mana setiap bagiannya menghasilkan tegangan 2V. Keempat bagian ini terkoneksi secara seri sehingga secara keseluruhan tegangan yang dihasilkan menjadi 12V. Pada bagian ujung sisi atas accu terdapat konektor pelat + (Positif) dan - (Negatif ). Melalui kedua konektor pelat ini accu dipakai tegangannya (discharge) atau diisi ulang (charge).

Accu menghasilkan tegangan listrik DC. Listrik DC yang dihasilkan oleh accu adalah karena adanya reaksi kimia di antara material-material timah hitam murni (Pb), oksida timah hitam (PbO2) dan cairan elektrolit asam sulfat (H2SO4), prosesnya bisa diterangkan sebagai berikut :

Proses Discharge
Sebelumnya, yaitu ketika accu dalam kondisi tanpa cairan, pelat min/negatif accu adalah timah hitam murni (Pb), dan pelat plus/positif accu adalah oksida timah hitam (PbO2). Di dalam accu kedua pelat ini saling berdampingan.  Lalu kepada kedua pelat ini diberikan rendaman cairan asam sulfat (H2SO4). Di antara pelat-pelat ini kemudian muncullah tegangan. Ketika tegangan ini dipakai atau digunakan (disebut proses discharge) terjadilah reaksi berikut :

Pb + PbO2 + 2H2SO4 ------- 2PbSO4 + 2H2O

Proses discharge menyebabkan berubahnya struktur molekul-molekul material timah hitam dan oksida timah hitam ke arah terbentuknya timah hitam sulfat (PbSO4), dan cairan asam sulfat berubah ke arah terbentuknya cairan air murni (H2O).
H2SO4 adalah cairan asam kadar tinggi. Karena itu ketika accu sudah menurun isinya, kadar asam ini akan menurun pula karena sebagiannya telah berubah menjadi air murni. Ketika isi accu telah benar-benar kosong, kedua pelat timah di dalam accu (pelat plus dan min) semuanya akan berubah menjadi timah hitam sulfat (PbSO4) dan cairan yang ada di dalam accu semuanya akan berubah menjadi air murni. Akan tetapi kondisi ini bersifat teori dan hampir tidak pernah terjadi.

Sebuah accu dianggap sudah tidak efektif lagi dan perlu untuk diisi ulang (charge) adalah ketika tingkat keasaman cairannya telah berada pada angka 1,15 s/d 1,16 diukur dengan pengukur tingkat keasaman cairan atau Areometer. Dengan tingkat keasaman cairan seperti itu sebuah accu sudah menurun tegangannya dan sudah tidak bisa dibebani dengan perangkat yang menarik arus cukup besar.

Proses Charge
Accu yang sudah kosong perlu diisi ulang, yaitu dengan proses charge.  Proses charge adalah memberikan tegangan kepada masing-masing pelat melalui konektor-konektornya sesuai dengan polaritas masing-masing. Energi listrik yang diberikan kepada kedua pelat akan menyebabkan terjadinya reaksi kimia yang berkebalikan dengan reaksi kimia manakala terjadinya proses discharge.

Pelat negatif accu berangsur-angsur berubah ke arah terbentuknya kembali menjadi timah hitam murni (Pb), dan pelat positif accu berangsur-angsur berubah ke arah terbentuknya kembali menjadi timah hitam oksida (PbO2). Sementara itu cairan di dalam accu akan semakin meningkat keasamannya, mengarah kepada terjadinya pembentukan cairan asam tinggi H2SO4.
Sebuah accu dianggap sudah cukup terisi penuh ketika tingkat keasamannya telah mencapai angka 1,28 s/d 1,30 diukur dengan areometer. Dalam keadaan full-charge, accu akan bertegangan sekitar 12,9V atau lebih sedikit.

Kapasitet accu
Kapasitet accu dinyatakan dalam Ampere/Hour (AH). Secara teoritis, ini berarti arus yang mengalir di dalam hitungan jam.
Sebagai contoh sebuah accu motor tertulis 4AH, maka ini artinya accu tersebut mampu mengalirkan arus sebesar empat Ampere selama satu jam hingga isinya habis dan mencapai titik nol. Jika accu mengalirkan arus hanya satu Ampere maka ia mampu bertahan selama empat jam hingga isinya habis dan mencapai titik nol.
Akan tetapi ini hanyalah hitungan, karena dalam prakteknya habisnya isi accu tidak secara mendadak, namun berangsur-angsur. Ketika terjadi penurunan isi hingga setengahnya saja, seringkali accu sudah sulit difungsikan (misalnya untuk menyalakan starter motor) padahal isinya belum benar-benar nol. Karena itu di dalam fungsinya sebuah accu selalu mempunyai batasan kapasitet efektif bagi peralatan tertentu.

Angka besaran AH juga mengandung petunjuk tentang seberapa besar sebaiknya arus pengisian accu ketika proses charge. Beberapa merk accu mencantumkan tulisan tentang besarnya arus dan lamanya pengisian di badan accu-nya. Misalnya ada accu 5AH yang dituliskan di badannya : charge 500mA, 10hour. Berarti accu itu memerlukan charge dengan arus 500mA selama 10 jam. Accu 30AH memerlukan charge dengan arus 3A selama 10 jam. Accu 40AH arus charge-nya adalah 4A selama 10 jam. Ini adalah besaran arus charge standard berdasarkan besar kapasitetnya.

Accu sebaiknya memang tidak dicharge dengan arus yang terlalu besar meskipun konsekwensinya adalah proses pengisian menjadi lama. Ini untuk meminimalisir terjadinya kerusakan pada accu. Apabila accu dicharge dengan arus yang terlalu besar, bagian cairan H2O yang ada di dalamnya bisa terhydrolisis sehinga terbentuklah molekul-molekul gas Oksiggen dan Hidrogen yang terpisah. Hal ini akan mempengaruhi keseimbangan perubahan pelat-pelat timah dan cairan elektrolit di dalam accu, sehingga efeknya adalah terbentuknya endapan sulfat dan terkikisnya pelat-pelat timah sedikit demi sedikit. Akan lebih aman lagi jika dalam proses charge pemberian arus charge diturunkan secara bertahap. Dimulai dengan pemberian arus 1/15 dari besar kapasitet dan arus pengisian ini ditetapkan konstan. Jika terjadi pergulakan yang cukup besar di dalam cairan, kurangi pemberian arus menjadi setengahnya. Perhatikan tingkat keasaman cairan yang akan meningkat sedikit-demi sedikit, seiring dengan pertambahan isi accu.
Jika tidak terjadi pergulakan cairan yang mengkhawatirkan, accu bisa dilanjutkan proses charge-nya dengan 1/15 besar kapasitet hingga setengah kapasitet pertama, setelah itu arus dikurangi setengahnya hingga accu terisi penuh. Lamanya proses pengisian accu bisa diketahui dengan hitungan (1,5 X AH)/Arus pengisian.

Contoh perhitungan :
Sebuah accu 70AH hendak di-charge.
Arus pengisiannya adalah : 1/15 X 70 = 4,66A (dibulatkan menjadi 5A)
Untuk setengah kapasitet pertama lamanya pengisian accu = (1,5 X 0,5AH) / Arus pengisian = (1,5 X 35)/5 = 10,5 jam.

Jadi, setelah memakan waktu selama 10,5 jam (dengan arus pengisian 5A), setengah dari kapasitet accu telah terisi. Untuk setengah kapasitet berikutnya arus pengisian diturunkan menjadi setengahnya, yaitu 2,5A.
Maka untuk setengah kapasitet berikutnya pengisian accu akan memakan waktu selama :

(1,5 X 35) / 2,5 = 21 jam.

Dengan demikian lamanya pengisian accu secara keseluruhan adalah 10,5 + 21 = 31,5 jam.


Tulisan lain sehubungan dengan aki/accumulator : Pengisi Aki Sederhana .