Dengan semakin meningkatnya kesadaran atas energi baru terbarukan "EBT" atau lebih umum disebut Green Energy, maka fungsi baterai menjadi sangat vital. Baterai sebagai penyimpan energy memiliki keuntungan pada tingkat kepadatan energi yg dapat disimpan dan juga mobilitasnya, sehingga bisa dibuat dalam bentuk relatif kecil. Aki atau sel basah / lead - acid merupakan teknologi baterai yg sudah ada 100 tahun lebih. Sehingga akan menjadi keniscayaan bagi teknologi EBT seperti Photo Voltaic Cell (panel surya) dan juga kendaraan listrik, untuk menggunakan baterai sampai suatu saatnya ditemukan metode penyimpanan energi lebih canggih. Mari kita bahas proses pengisian baterai / aki basah secara teori.
Baca sebelumnya : Mengecek elektrolit
Dasar Teori Aki
Baterai lead acid telah berkembang jauh. Mereka telah mengalami jam tempur yang luar biasa dalam penelitian, sains, dan teknologi manufaktur. Kemampuan menghasilkan tegangan tinggi, ketahanan, infrastruktur dan biaya rendah akan memastikan bahwa jenis baterai ini akan bertahan untuk waktu yang lama.
Berat vs Kualitas
Saya pernah mengunjungi pabrik baterai saat kuliah dulu. Satu hal menarik yang saya pelajari adalah bahwa kamu dapat menilai aki basah ( yang disegel ) berdasarkan beratnya. Mereka berkata, "Jika Anda menginginkan baterai yang lebih murah, tidak masalah, kami hanya akan menggunakan pelat yang lebih tipis dan timah yang lebih sedikit." Tentu saja, papan yang lebih tipis akan lebih cepat rusak dan memiliki umur yang lebih pendek. Itulah keterkaitannya. Semua pabrik baterai yg saya temui memiliki margin keuntungan dasar yang sama, jadi jika baterai jauh lebih murah, kamu akan tahu alasannya. Anda dapat menilai kualitas aki yang disegel berdasarkan beratnya.
Efisiensi Koulometri
Ini adalah efisiensi pengisian baterai hanya berdasarkan berapa banyak elektron yang didorong. Jika kamu membandingkan watt input dengan watt output, kamu harus memperhitungkan bahwa tegangan pengisian baterai lebih besar daripada tegangan keluaran baterai. Efisiensi pengisian koulometrik baterai timbal-asam yang tergenang biasanya 70%, yang berarti Anda harus memasang 142 ampere pada baterai untuk setiap 100 kwh yang ingin diisi, juga jangan lupa tergantung pada suhu, kecepatan pengisian dan jenis baterai.
Baterai lead acid yang di seal (atau aki MF) memiliki efisiensi pengisian yang lebih tinggi, tergantung pada tegangan pengisian massal, dapat lebih dari 95%.
Tegangan Minimum
Apa pun di atas 2,15 volt per sel akan mengisi sel dari baterai / aki basah , ini adalah tegangan kimia dasar. Ini juga berarti bahwa apa pun di bawah 2,15 volt per sel akan tidak melakukan pengisian daya (12,9V untuk baterai 12V). Pengisian pada tegangan minimum akan memakan waktu lama. Saat Anda meningkatkan voltase untuk mendapatkan pengisian yang lebih cepat, voltase yang harus dihindari adalah voltase gas, yang membatasi seberapa tinggi voltase yang bisa didapat sebelum reaksi kimia yang tidak diinginkan terjadi.
Tegangan pengisian yg umum adalah antara 2,15 volt per sel (12,9 volt untuk baterai 12V 6 sel) dan 2,35 volt per sel (14,1 volt untuk baterai 12V 6 sel). Tegangan ini cocok untuk diterapkan pada baterai yang terisi penuh tanpa pengisian yang berlebihan atau kerusakan. Jika baterai tidak terisi penuh, kamu dapat menggunakan voltase yang jauh lebih tinggi tanpa kerusakan, karena reaksi pengisian lebih diutamakan daripada reaksi kimia pengisian berlebih hingga baterai terisi penuh. Inilah sebabnya mengapa pengisi daya baterai dapat beroperasi pada 14,4 hingga 15 volt selama fase pengisian massal dari siklus pengisian daya.
Aki yang sudah tua dan soak memiliki banyak metode pengisian yang berbeda dan telah digunakan sejak lama. Di masa lalu, ketika voltase sulit diatur dengan tepat, baterai lead acid yang tergenang (aki basah) banyak digunakan karena air akinya dapat diganti. Kimia asam timbal cukup toleran terhadap kelebihan beban yang memungkinkan para penjualjasa cas aki untuk mendapatkan pengisi daya yang sangat murah, bahkan baterai asam timbal yang disegel / MF dapat mendaur ulang gas yang dihasilkan untuk mencegah kerusakan baterai selama tingkat pengisiannya lambat.
Pengisian Siklik vs Pengisian Stanbdy
Beberapa baterai timbal-asam digunakan dalam kondisi siaga / standby di mana baterai tersebut jarang didaur ulang tetapi terus diisi dayanya. Baterai ini dapat bertahan lama jika diisi pada tegangan mengambang / floating 2,25 hingga 2,3 volt/sel (pada 25 derajat C) (13,5V hingga 13,8V untuk baterai 12V). Tegangan rendah ini untuk mencegah baterai kehilangan air selama pengisian / floating charging dalam waktu lama. Baterai yang digunakan dalam mode deep charging dapat diisi hingga 2,45 volt/sel (14,7V untuk baterai 12V) untuk mencapai tingkat pengisian tertinggi selama voltase turun ke voltase mengambang saat pengisian selesai.
Battery Temperature | Charge Voltage per cell | Charge Voltage for a 12 Volt battery | Gassing Voltage per cell | Gassing Voltage for a 12V battery |
-20 °C * | 2.60 | 16.02 to 16.56 | 2.97 | 17.82 |
-10 °C * | 25.1 | 15.66 to 16.2 | 2.65 | 15.9 |
0 ° C * | 2.45 | 15.3 to 15.9 | 2.54 | 15.24 |
10 °C | 2.41 | 14.94 to 15.54 | 2.47 | 14.82 |
20 °C | 2.37 | 14.58 to 15.18 | 2.415 | 14.49 |
25 °C | 2.35 | 14.40 to 15.00 | 2.39 | 14.34 |
30 °C | 2.33 | 14.22 to 14.82 | 2.365 | 14.19 |
40 °C | 2.30 | 13.86 to 14.46 | 2.33 | 13.98 |
50 °C | 2.26 | 13.5 to 14.10 | 2.30 | 13.8 |
Tabel tegangan untuk pengisian penggunaan siklik. Tegangan yang lebih tinggi (di atas tegangan gas) hanya boleh digunakan pada baterai yang kebanjiran yang dapat diganti airnya:
Battery Temperature | Charge Voltage per cell | Charge Voltage for 12V Battery | Gassing voltage |
-30 °C * | 2.44 | 14.6 | |
-20 °C * | 2.34 to 2.38 | 14.04 to 14.28 | 2.97 |
-10 °C * | 2.32 to 2.37 | 13.92 to 14.22 | 2.65 |
0 °C | 2.30 to 2.35 | 13.8 to 14.1 | 2.54 |
10 °C | 2.28 to 2.33 | 13.68 to 13.98 | 2.47 |
20 °C | 2.26 to 2.31 | 13.56 to 13.86 | 2.415 |
25 °C | 2.25 to 2.30 | 13.5 to 13.8 | 2.39 |
30 °C | 2.24 to 2.29 | 13.44 to 13.74 | 2.365 |
40 °C | 2.22 to 2.27 | 13.32 to 13.62 | 2.33 |
50 °C | 2.20 to 2.25 | 13.2 to 13.5 | 2.30 |