PERAWATAN BATERAI NICKEL CADMIUM
PENAMBAHAN DAN PENGGANTIAN ELEKTROLIT
1. Elektrolit : Potassium Hydroxide
Baterai Nickel Cadmium (NiCd) merupakan secondary battery (baterai yang dapat diisi ulang) dengan katoda Nickel
Oxyhydroxide (NiOOH), anoda Cadmium (Cd) dan elektrolit Potassium Hydroxide (KOH). Reaksi elektrokimia yang
berlangsung adalah reaksi subtitusi dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
-
-
Anoda
:
Cd(s) + 2OH
Katoda
:
2NiOOH(s) + 2H2O + 2e
2NiOOH(s) + Cd(s) +2H2O(l)
Cd(OH)2(s) + 2e
-
-
2Ni(OH)2(s) + 2OH
2Ni(OH)2(s) + Cd(OH)2(s)
Pada reaksi di atas, larutan elektrolit tidak terlibat secara langsung sehingga tidak berpengaruh langsung terhadap
kapasitas baterai. Namun demikian perubahan temperatur mengakibatkan perubahan specific gravity dari elektrolit yang
juga mengubah besaran nilai konduktivitas. Hubungan antara konduktivitas terhadap specific gravity seperti ditunjukkan
pada grafik berikut:
Perubahan temperatur berpengaruh terhadap perubahan nilai specific gravity dan electric resistance . Kenaikan
temperatur mengakibatkan penurunan nilai specific gravity , dan sebaliknya penurunan temperatur mengakibatkan
kenaikan nilai specific gravity , seperti ditunjukkan dalam persamaan berikut:
S20 = ST + 0.0005 (T-20)
dengan S20 adalah specific gravity pada temperatur 20°C; ST adalah specific gravity pada T°C; dan T adalah temperatur
aktual pada saat dilakukan pengukuran.
2. Perawatan
2.1 Penambahan Air Distilasi dan Pengaturan Level Elektrolit
Dalam penggunaannya, elektrolit di dalam baterai akan mengalami penguapan. Hal ini mengakibatkan peningkatan
konsetrasi KOH akibat dari penguapan pelarut (H2O). Perubahan konsentrasi ini dapat berpengaruh pada performa baterai
yang dalam hal ini adalah kapasitas baterai dan peningkatan temperatur selama penggunaan sehingga menyebabkan
naiknya nilai konduktivitas pada elektrolit. Selain itu, peningkatan konsentrasi KOH dapat memperpendek umur baterai
karena frame pada elektroda dan material aktifnya akan bereaksi terhadap KOH sehingga menyebabkan kerusakan.
Pada saat penambahan air distilasi perlu diperhatikan level elektrolitnya. Harus tetap dijaga berada diantara level minimum
dan maksimum. Hal ini perlu diperhatikan karena jika penambahan air distilasi terlalu banyak, akan berakibat pada
penurunan konsentrasi KOH yang berakibat pada penurunan kapasitas baterai. Rentang specific gravity yang
direkomendasikan adalah pada 1.16 hingga 1.23. Jika specific gravity kurang dari 1.16 akan menyebabkan penurunan
kapasitas baterai. Jika specific gravity melebihi 1.23 maka akan merusak elektroda dan memperpendek umur pemakaian.
1
Spesifikasi air distilasi untuk keperluan topping dan pembuatan larutan elektrolit adalah sebagai berikut:
Item
Unit
Kekeruhan
Standar Toleransi
Transparan dan tidak berwarna
pH
Netral (6.8 ~ 7.2)
mW/cm
Konduktivitas
< 10
TDS
ppm
< 10
Besi (Fe)
ppm
< 0.5
Chlorine (Cl)
ppm
<1
Asam Sulfat
ppm
< 10
Agen Pereduksi
(KMnO4)
ppm
< 50
2.2 Penggantian Elektrolit
Penggantian elektrolit perlu dilakukan untuk menjaga performa baterai. Beberapa hal yang menyebabkan perlunya
penggantian elektrolit baterai seperti disebutkan berikut:
a. Terjadi penurunan nilai specific gravity hingga dibawah 1.16.
b. Terjadi penurunan kapasitas dan peningkatan temperatur baterai selama penggunaan.
c. Banyak pengotor terlarut di dalam elektrolit yang melebihi batas toleransi.
Penurunan specific gravity biasanya disebabkan karena afinitas KOH terhadap CO2 di udara sehingga bereaksi
membentuk potassium carbonate (K2CO3) dengan reaksi sebagai berikut:
CO2 + 2OH
2KOH
-
2-
CO3 + H2O
2K+ + CO32-
K2CO3
+ CO2
K2CO3
+ H2O
Dengan penurunan konsentrasi KOH juga berpengaruh terhadap penurunan gaya elektromotif dan peningkatan nilai
hambatan listrik. Pengaruhnya terhadap performa baterai secara langsung adalah penurunan kapasitas baterai dan
peningkatan temperatur selama pengoperasian. K2CO3 juga bersifat isolator. Jika terbentuk pada permukaan elektroda
maka akan menurunkan luas permukaan kontak elektroda terhadap elektrolit.
Dalam melakukan penggantian elektrolit harus memperhatikan langkah-langkah berikut:
a. Lakukan discharge dengan laju C5 hingga tegangan terminal 0.6 ~ 0.8 V/cell .
b. Buka ventplug / exhaust . Biarkan baterai dalam kondisi terbuka selama 10 hingga 15 menit, kemudian keluarkan
elektrolit dari dalam baterai. Pastikan untuk tidak mengguncang baterai selama mengeluarkan elektrolit karena dapat
merusak elektroda.
c. Jangan membilas elektroda menggunakan air biasa. Jika diperlukan untuk dilakukan pencucian harus selalu
menggunakan air distilasi yang bebas dari pengotor.
d. Setelah elektrolit dikeluarkan, jangan biarkan baterai terekspos udara hingga terlalu lama karena dapat terbentuk
K2CO3 pada permukaan elektroda.
e. Pengisian elektrolit baru harus menggunakan potassium hydrixide dengan specific gravity 1.20 ± 0.01.
f. Bersihkan baterai dari sisa elektrolit.
g. Lakukan charge sesuai dengan rekomendasi dan spesifikasi baterai. Pada umumnya, baterai NiCd dapat dilakukan
charging dengan metode constant current dengan input arus sebesar 0.2C5 selama 10 jam atau sebesar 200%
kapasitas baterai pada 5 jam.
h. Periksa level elektrolit dan specific gravity . Jika level elektrolit dibawah maksimal tetapi specific gravity berada
pada nilai 1.20 ~ 1.21, tambahkan KOH hingga level elektrolit tercukupi. Jika level elektrolit kurang dan specific gravity
hingga mencapai 1.23, maka harus ditambahkan air distilasi hingga level elektrolit maksimal.
2
2.3 Equalizing Charge
Equalisasi diperlukan untuk memastikan keseragaman tegangan terminal dan konduktivitas baterai. Equalisasi perlu
dilakukan tiap penggunaan 6 bulan atau baterai dalam kondisi lama tidak digunakan. Equalisasi yang dilakukan setelah
penggantian elektrolit dilakukan setelah pengujian kapasitas. Prosedur charging yang diperlukan menggunakan metode
constant current - constant voltage dengan input arus 0.2C5 atau sesuai spesifikasi dan rekomendasi produk.
Batas tegangan untuk proses equalisasi mengacu pada tabel sebagai berikut:
Type Baterai
Rekomendasi Batas Tegangan
Equalisasi (V/cell )
PX
1.52 ~ 1.57
PH
1.60 ~ 1.65
PM
1.60 ~1.65
PL
1.60 ~ 1.70
3
LEMBAR INSPEKSI BATERAI NICKEL CADMIUM
Merek & Tipe baterai
Kapasitas Nominal
Jumlah cell
nomor Batt.
:
:
:
Tegangan Terminal
(V)
Tanggal Pemeriksaan
Tempat
Hambatan dalam
(mW)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Catatan :
Tanda tangan Pelaksana:
Specific Gravity
:
:
:
Temperatur
Keterangan