Categories
Energi Sains

Ni-MH Battery, baterai potential pengganti Lithium baterai?

Modern NiMH rechargeable cells
(sumber gambar: Wikipedia)

Oleh: Ika Dewi Wijayanti

Ni-MH adalah kepanjangan dari Nickel Metal Hydride. Prinsip kerja dari Ni-MH battery adalah berdasarkan pada penyerapan dan pelepasan hydrogen di dalam kedua electrodenya. Kesamaannya dengan Lithium baterai, Ni-MH baterai adalah jenis baterai yang bisa dipakai berulang-ulang atau dinamakan sebagai rechargeable battery.

Berbeda dengan baterai sekali pakai atau yang dinamakan dengan primary battery, rechargeable battery atau dikenal dengan istilah secondary battery, atau baterai isi ulang yang sering kita dengar, memiliki 2 mekanisme di dalam proses pemanfaatannya, yaitu charging (pengisian) dan discharging (pemakaian).

Ketika proses charging berlangsung, di dalam positive electrode Nickel hydroxide (Ni(OH)2 terjadi proses oksidasi atau pelepasan electron sehingga terbentuk Nickel oxyhydroxide (NiOOH), sementara ketika proses charging terjadi di dalam negative electrode senyawa metal mengalami proses reduksi atau penangkapan electron sehingga molekul air akan terdekomposisi menjadi ion hydroxide dan hidrogen, ion hidrogen ini akan berikatan dengan senyawa metal menjadi metal hydride.

Di dalam proses pemanfaatan rechargeable battery, ada 3 komponen utama yang memiliki peranan penting yaitu katoda, anoda, dan electrolyte. Ni-MH baterai ini tersusun dari Metal Hydride sebagai anoda atau disebut sebagai negative electrode, Nickel hydroxide (Ni(OH)2) sebagai katoda atau disebut sebagai positive electrode, dan Potassium hydroxide (KOH) sebagai larutan elektrolitnya dengan konsentrasi larutan yang dimiliki sekitar 6 Molar. Istilah positive dan negative electrode ini ditinjau dari terjadinya proses reaksi kimia yang melibatkan beda potential antara keduanya, dinamakan positive electrode karena proses di dalamnya terjadi reaksi kimia yang berlangsung dengan nilai potential yang positive, demikian juga sebaliknya, dinamakan negative electrode karena potential terjadinya reaksi kimia di electrode ini bernilai negative. Di dalam rechargeable battery, di masing-masing electrodenya terjadi 2 reaksi kimia bolak-balik yaitu reduksi dan oksidasi, tergantung pada proses pemanfaatan battery yang sedang berlangsung.

Secara keseluruhan reaksi kimia saat charging (pengisian) dan saat pemakaian (discharging) dapat dituliskan sebagai berikut:

$latex M+Ni{ (OH) }_{ 2 }\rightleftarrows MH+NiOOH$

Lebih jauh tentang M atau senyawa metal sebagai negative electrode di Ni-MH battery, biasanya M adalah senyawa intermetallic, yang paling popular dipakai adalah AB5 dan AB2, namun tidak terbatas juga pada AB3, dimana A adalah pembentuk hidrida yang merupakan rare-earth metal atau logam yang jarang ditemukan keberadaannya di muka bumi, biasanya Lanthanum (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), dan Neodymium (Nd), sedangkan B adalah transition metal atau logam yang terletak pada transisi di table periodic system, biasanya Manganese (Mn), Nickel (Ni), Iron (Fe), Vanadium (V), dan Chromium (Cr). Untuk angka yang berada di B merupakan angka yang menunjukkan stoikiometri pada paduan tersebut.

Berikut adalah karakteristik Ni-MH (link sumber):

  • Nominal Voltage: 1.2V
  • Specific Energy: 60-120W.h/kg
  • Energy Density: 140-300W.h/L
  • Specific Power: 250-1000 W/kg
  • Charge/Discharge Efficiency: 66%
  • Self-discharge rate: 30% per month (temperature dependent)

Jika dilihat dari karakteristik tersebut di atas, Ni-MH battery masih kalah dengan Lithium battery, terutama dari segi nominal voltage dan energi density yang dimiliki. Namun, tidak menutup kemungkinan dengan melihat kenyataan di lapangan bahwa harga produksi Lithium battery hampir 2 kali lipat harga produksi Ni-MH battery (link sumber), ditambah lagi dengan tingkat keamanan pemakaian Lithium battery yang masih menjadi perhatian dan bahan penelitian dan terus dikembangkan oleh para ilmuwan.

Ni-MH battery sendiri telah ditemukan pada tahun 1967 di Battelle-Geneva Research Center dan telah dikembangkan di Jepang sejak tahun 1990 oleh Sanyo menggantikan NiCd (Nickel Cadmium) yang mengandung komponen toxic. Sementara di Ovonic Battery USA, baterai ini telah mulai diteliti sejak tahun 1995. Sebagai contoh, Toyota Prius telah memakai Ni-MH battery pada tahun 2010. Mengingat Ni-MH battery memiliki berat yang jauh lebih besar ketimbang Lithium battery, aplikasi yang sangat cocok untuk Ni-MH battery adalah aplikasi yang stationary yang membutuhkan high rate charge dan discharge, seperti kompresor, cry cooler, ups system, dan energy storage lainnya. Karena unggul dalam aspek keamanan, baterai ini juga telah dipakai di kendaraan hybrid dan kereta listrik.

Lebih jauh dalam pembuatan Ni-MH battery, Nickel sebagai komponen utama penyusun battery ini jika dikaitkan dengan keberadaannya di bumi Indonesia sebagai komponen yang melimpah seharusnya sangat potential untuk bisa dikembangkan di Indonesia.

Dengan mempertimbangkan kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh Ni-MH battery, mampukah Indonesia menjadi negara yang mampu membuat sendiri Ni-MH battery dengan mensupply sendiri Nickelnya dari hasil tambang bumi pertiwi?

By Gamadaz

Gamadaz adalah media yang menyajikan informasi terbaru dan berkualitas tentang Desain Produk, Energi, IT & Gadget, Lingkungan, Pangan, Robot, Sains, dan Transportasi.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *