Teknologi Baterai Sealed Lead Acid (SLA) pada Motor dan Mobil Listrik

Bagaimana Cara Kerja Teknologi Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Oleh: Ardhy Yuliawan Norma Sakti

Founder Cara Kerja Teknologi, Alumni Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret (UNS) & Engineering Technology SIIT Thammasat University, dengan pengalaman 4 tahun di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) dan saat ini di Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN).

teknologi baterai sealed lead acid

Baterai Sealed Lead-Acid (SLA) telah menjadi fondasi penting dalam dunia modern kita, mendukung berbagai aplikasi mulai dari sistem cadangan darurat hingga kendaraan listrik.

Namun, pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana sebenarnya cara kerja teknologi baterai Sealed Lead Acid (SLA) ini, terutama dalam konteks motor dan mobil listrik?

Artikel ini akan mengupas tuntas prinsip kerja perangkat penyimpanan energi yang andal ini, mengungkap rahasia di balik performa stabilnya.

Berbeda dengan baterai timbal-asam konvensional yang tidak disegel, baterai SLA dirancang bebas perawatan dan dapat beroperasi dalam posisi apa pun. Kunci fungsionalitasnya terletak pada konstruksinya.

Di dalam baterai, pelat timbal terendam dalam larutan elektrolit yang terbuat dari asam sulfat dan air. Ketika beban terhubung ke baterai, reaksi kimia terjadi antara pelat timbal dan elektrolit, menghasilkan energi listrik.

Keunikan baterai SLA adalah kemampuannya untuk diisi ulang, berkat proses yang disebut reaksi sel timbal-asam. Saat baterai melepaskan muatan, pelat timbal berubah menjadi timbal sulfat dan elektrolit menjadi berkurang.

Namun, ketika terhubung ke sumber pengisian daya, seperti stopkontak listrik, reaksi berbalik, mengubah timbal sulfat kembali menjadi pelat timbal dan mengisi kembali larutan elektrolit.

Struktur dan Komponen Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Inti dari setiap baterai SLA adalah susunan komponen canggih yang bekerja secara harmonis. Elemen utama meliputi pelat positif yang terbuat dari timbal dioksida, pelat negatif dari timbal murni, dan larutan elektrolit yang diformulasikan secara khusus.

Casing baterai itu sendiri terbuat dari bahan yang tahan lama, dirancang untuk mencegah kebocoran dan menahan perubahan tekanan selama pengisian dan pelepasan muatan.

Di dalamnya, separator yang terbuat dari bahan mikropori menjaga pelat positif dan negatif tetap terpisah sambil memungkinkan ion mengalir bebas. Arsitektur internal ini memastikan konversi energi yang efisien sambil menjaga keamanan.

Fitur paling khas dari baterai SLA adalah desainnya yang tertutup rapat dengan sistem katup pengatur tekanan.

Mekanisme cerdas ini memungkinkan kelebihan gas untuk bergabung kembali menjadi air di dalam baterai, menciptakan sistem tertutup yang tidak pernah memerlukan penambahan elektrolit.

Fitur ini sangat penting dalam aplikasi motor dan mobil listrik di mana keandalan dan keamanan menjadi prioritas utama.

Prinsip Kerja Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Memahami cara kerja teknologi baterai SLA memerlukan penjelajahan reaksi elektrokimia mendasar yang terjadi di dalamnya.

Ketika kita menghubungkan beban ke baterai, ini memicu serangkaian transformasi kimia yang mengubah energi kimia tersimpan menjadi energi listrik.

Selama proses ini, elektrolit asam sulfat bereaksi dengan timbal dioksida pada pelat positif dan timbal murni pada pelat negatif.

Reaksi ini menghasilkan timbal sulfat, air, dan yang terpenting, elektron bebas yang mengalir melalui rangkaian eksternal untuk memberi daya pada perangkat kita, termasuk komponen kelistrikan pada motor dan mobil listrik.

Keunggulan sistem ini terletak pada reversibilitasnya. Tidak seperti reaksi kimia tipikal yang berjalan hingga selesai, reaksi timbal-asam dapat dibalikkan dengan aplikasi energi listrik, memungkinkan kita mengisi ulang baterai berkali-kali.

Kemampuan pengisian ulang ini menjadi krusial dalam penggunaan baterai SLA pada motor dan mobil listrik, memastikan mobilitas yang berkelanjutan.

Proses Pengisian Daya Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Proses pengisian daya baterai SLA mengikuti tiga tahap berbeda, yang masing-masing memainkan peran penting dalam menjaga kesehatan dan efisiensi baterai, termasuk baterai yang digunakan pada motor dan mobil listrik.

Tahap Pengisian Awal (Bulk Charge Stage): Baterai menerima arus tinggi saat memulihkan sebagian besar kapasitasnya. Ini seperti mengisi gelas dengan air—awalnya, Anda dapat menuang dengan cepat tanpa khawatir meluap.

Tahap Penyerapan (Absorption Stage): Saat baterai mendekati pengisian penuh, ia memasuki tahap penyerapan. Di sini, arus pengisian secara bertahap menurun sementara tegangan tetap konstan.

Tahap ini memastikan konversi sempurna timbal sulfat kembali menjadi timbal dan timbal dioksida, mirip dengan memperlambat saat mengisi bagian terakhir gelas untuk menghindari tumpahan.

Tahap Pemeliharaan (Float Stage): Tahap terakhir ini mempertahankan baterai pada pengisian penuh sambil mencegah pengisian berlebih. Tahap ini mengkompensasi pengosongan sendiri (self-discharge), menjaga baterai siap digunakan sambil melindungi komponen internalnya.

Manajemen pengisian daya yang tepat sangat penting untuk memperpanjang masa pakai baterai SLA pada motor dan mobil listrik.

Proses Pengosongan Daya Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Ketika daya ditarik dari baterai SLA, proses pengosongan daya dimulai. Tingkat pengosongan secara signifikan memengaruhi kapasitas dan masa pakai baterai, termasuk baterai yang digunakan pada motor dan mobil listrik.

Memahami proses ini membantu pengguna mengoptimalkan penggunaan baterai mereka untuk masa pakai maksimum.

Selama pengosongan, baik pelat positif maupun negatif secara bertahap berubah menjadi timbal sulfat, sementara elektrolit menjadi semakin encer.

Proses ini berlanjut hingga tegangan turun di bawah tingkat yang dapat digunakan, biasanya sekitar 10.5V untuk baterai 12V.

Namun, penting untuk menghindari pengosongan daya yang terlalu dalam (deep discharge), karena ini dapat merusak struktur internal baterai secara permanen, yang juga berlaku untuk baterai SLA pada motor dan mobil listrik.

Keunggulan Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Baterai SLA menawarkan banyak keuntungan yang menjadikannya ideal untuk berbagai aplikasi, termasuk sebagai sumber daya cadangan atau bahkan daya utama pada beberapa jenis motor dan mobil listrik (terutama untuk sistem kelistrikan pendukung).

Konstruksi yang tertutup memungkinkan pemasangan dalam orientasi apa pun, menjadikannya serbaguna untuk berbagai konfigurasi pemasangan.

Baterai ini juga menunjukkan keandalan yang sangat baik dalam suhu ekstrem dan memberikan kinerja yang konsisten di bawah berbagai beban. 

Biayanya yang relatif rendah per watt-jam dan masa pakai yang lama menjadikannya menarik secara ekonomi untuk banyak aplikasi.

Aplikasi Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Fleksibilitas baterai SLA telah menyebabkan adopsi luas di berbagai sektor. Dalam uninterruptible power supplies (UPS), mereka menyediakan daya cadangan penting untuk komputer dan peralatan medis.

Sistem penerangan darurat mengandalkan kinerja mereka yang andal selama pemadaman listrik. Sistem energi surya juga menggunakan baterai SLA untuk penyimpanan energi.

Meskipun pada motor dan mobil listrik modern baterai Lithium-ion lebih umum digunakan sebagai sumber daya utama penggerak, baterai SLA masih dapat ditemukan untuk fungsi-fungsi pendukung seperti sistem pencahayaan, klakson, dan sistem elektronik lainnya karena keandalannya dan harganya yang relatif terjangkau.

Pada motor dan mobil konvensional, istilah baterai SLA ini sering disebut dengan istilaah Accu atau Aki.

Perawatan Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Meskipun baterai SLA bebas perawatan, perawatan yang tepat dapat memperpanjang masa pakainya secara signifikan, termasuk baterai yang digunakan pada motor dan mobil listrik untuk sistem pendukung.

Pemeriksaan tegangan secara teratur membantu memantau kesehatan baterai, dan menjaganya pada suhu yang sesuai memastikan kinerja yang optimal. Praktik pengisian daya yang benar, termasuk penggunaan batas tegangan dan arus yang tepat, sangat penting untuk umur panjang.

Pertimbangan penyimpanan juga penting, karena baterai harus disimpan di lingkungan yang sejuk dan kering serta dijaga pada tingkat pengisian daya yang tepat bahkan saat tidak digunakan.

Cara ini seperti menjaga mobil dalam kondisi baik meskipun sedang diparkir di garasi.

Masalah Umum dan Pemecahan Masalah Baterai Sealed Lead Acid (SLA)

Meskipun desainnya kuat, baterai SLA dapat mengalami masalah. Masalah umum meliputi sulfatasi (penumpukan kristal timbal sulfat), korsleting internal, dan kehilangan kapasitas.

Memahami masalah ini membantu pengguna mengidentifikasi dan mengatasi masalah sebelum menjadi parah, termasuk pada sistem kelistrikan motor dan mobil listrik yang menggunakan baterai SLA.

Tindakan pencegahan yang dapat dilakukan yakni menghindari pengosongan daya yang terlalu dalam dan mempertahankan protokol pengisian daya yang tepat, dapat membantu menghindari banyak masalah umum.

Pengujian dan pemantauan rutin memungkinkan deteksi dini potensi masalah, memastikan kinerja yang andal sepanjang masa pakai baterai.

Ada beberapa motor listrik yang masih menggunakan baterai SLA (menggunakan nama label graphene) seperti yang disampaikan pada video berikut ini.

Kesimpulan: Memahami Kekuatan di Dalam Baterai SLA

Baterai Sealed Lead-Acid merupakan pencapaian luar biasa dalam teknologi penyimpanan energi.

Kinerja yang andal, pengoperasian bebas perawatan, dan aplikasi yang serbaguna telah menjadikannya bagian tak terpisahkan dari infrastruktur modern kita, termasuk dalam beberapa aspek fungsionalitas motor dan mobil listrik.

Dengan memahami cara kerja teknologi di baliknya, kita dapat lebih menghargai dan memanfaatkan perangkat penyimpanan energi dari SLA ini.

Baik mendukung sistem darurat, instalasi energi terbarukan, atau menyediakan daya cadangan yang andal, baterai SLA terus membuktikan nilainya melalui kinerja yang konsisten dan layanan yang dapat diandalkan.

Namun tidak dapat dipungkiri juga bahwa penggunaan Baterai Sealed Lead Acid (SLA) pada motor listrik memiliki masalah dalam umur siklus pemakaian yang lebih pendek dibandingkan dengan baterai Litium.

Kemudian, untuk kendaraan listrik yang membutuhkan daya yang lebih besar seperti mobil dan bus listrik, Baterai Sealed Lead Acid (SLA) ini tidak digunakan sebagai sumber energi utama.

Semoga kedepannya dengan perkembangan teknologi, Baterai Sealed Lead Acid (SLA) dapat semakin berkembang.

Sebagai seorang ahli di bidang teknologi, Ardhy melalui platform Cara Kerja Teknologi berkomitmen untuk terus memberikan wawasan mendalam mengenai berbagai teknologi yang mendukung kehidupan kita sehari-hari.

Tentang Penulis

Ardhy Yuliawan Norma Sakti

Ardhy merupakan founder dari platform Cara Kerja Teknologi. Ardhy menempuh pendidikan S1 Teknik Industri di Universitas Sebelas Maret (UNS) Indonesia dan pendidikan S2 bidang Engineering Technology di SIIT, Thammasat University Thailand. Ardhy memiliki pengalaman kerja selama 4 tahun sebagai staf Insinyur di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)  hingga bulan September tahun 2021. Kemudian pada tahun yang sama, Ardhy dipindah tugaskan ke Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) hingga sekarang.

Protofolio Penulis: Google Scholar | ORCID | SINTA | Scopus