Bateri menyimpan tenaga elektrik dalam bentuk kimia dimana ia akan menukar tenaga kimia kepada tenaga elektrik apabila penggunaannya diperlukan. Tenaga elektrik diperoleh daripada tindakan kimia antara dua jenis plambum yang direndam dalam elektrolite (campuran asid sulfuric dan air suling) dalam bateri. Bateri kenderaan adalah dari jenis asid plambam (lead asid battery) atau dikenali dengan nama bateri bekal. Tugas utama bateri bekal ini adalah untuk mengengkol enjin bagi menghidupkannya serta memenuhi keperluan elektrik pada kenderaan apabila melebihi daripada keluaran alternator.
JENIS-JENIS BATERI
Bateri boleh dibahagikan kepada dua jenis iaitu bateri primary dan bateri secondary. Contoh bateri primary ialah bateri jam dan lampu suluh yang mana hanya boleh digunakan sekali sahaja. Bateri secondary pula adalah seperti bateri kereta yang mana boleh digunakan berulang kali ( boleh dicas semula).
Dalam tajuk ini akan dibincangkan berkenaan bateri jenis secondary. Bateri boleh dihasilkan dalam bentuk wet-charged atau dry-charged.
Wet-charged
Bateri lead-acid akan dipenuhkan dengan elektrolite dan dicas semasa dihasilkan.Tindakan kimia yang berlaku semasa tempoh penyimpanan akan menyebabkan bateri ini akan luput cas sendiri ( self-discharged). Oleh sebab itu, bateri perlu dicas sebelum boleh digunakan.
Dry-charged
Semasa dikeluarkan bateri jenis ini tidak akan di isi dengan elektrolite. Tempoh penyimpanan bateri ini lebih lama iaitu sehingga 18 bulan berbanding wet-charged. Sebelum digunakan, bateri jenis ini perlu di isi dengan elektrolite dan dicas.
BINAAN BATERI
Asas struktur bateri terdiri daripadaterminal post (positif dan negatif), cell connectors, cells, plates, vent caps, cover, cell partitions case saparators dan electrolyte.
i. Case (Kotak Bateri)
Dibentuk berpetak-petak mengikut bilangan sel bateri. Ia diperbuat daripada getah keras atau synthetic resin.Ia mestilah teguh dan boleh tahan menakung asid sulfurik serta tahan kejutan dan gegaran.
ii. Cells (Elemen)
Elemen ialah gabungan satu kumpulan plet positif dengan plet negatif. Plet positif berwarna coklat dan dikenali dengan nama ‘lead peroxide’, plet negatif berwarna kelabu dan dikenali dengan nama ‘spongy lead’. Elemen direndam di dalam elektrolait yang terkandung di dalam kotak yang teguh. Plet-plet ini disusun berselang seli di dalam setiap sel. Plet-plet positif disambungkan diantara satu sama lain dengan penyambung plumbum dan dihubungkan kepada punca plumbum. Plet-plet negatif juga dipasang dengan cara yang sama dan diantara plet negatif dan plet positif ditebat dengan penyekat. Bagi setiap elemen, bilangan plet negatif lebih satu jumlahnya dari bilangan plet positif. Contoh,sebuah elemen yang mengandungi 17 plet akan mempunyai 9 plet negatif dan 8 plet positif. Dengan sebab itu tiap-tiap plet positif diapit oleh plet negatif. Ini diperlukan kerana tindakan kimia mengambil tempat pada plet positif. Bateri kenderaan terdiri dari 6 sel (bateri 12 volt) iaitu menghasilkan lebih kurang 12.6 volts.
iii. Separators (Penyekat)
Fungsi penyekat ialah untuk memisahkan plet posotif dan plt negatif supaya tidak bersentuh yang mana akan mengakibatkan litar pintas. Penyekat ini berliang supaya elektrolait boleh bergerak dengan bebas dari satu plet ke satu plet yang lain bagi menghasilkan tenaga elektrik yang maksima. Penyekat dibuat dari kepingan getah, kaca gentian atau kertas istimewa. Pada sesetengah bateri, lebih dari satu jenis penyekat digunakan. Contoh, kertas istimewa digunakan bersama-sama dengan kaca gantian.
iv. Cell connectors (Perangkai Sel)
Sel-sel bateri disambungkan secara siri dengan menggunakan perangkai sel. Ia diperbuat daripada bar plumbum yang disambungkan pada cuar punca sel. Pada sesetengah bateri perangkai sel terletak di dalam penutup bateri(tudung bateri).Binaan ini mengurangkan kebocoran arus bateri.Jika perangkai sel berada di atas tudung bateri, lembapan dan kotoran akan terkumpul di atasnya lalu membentuk satu aliran elektrik dari satu cuar punca sel kepada cuar punca sel yang lain.Ini mengakibatkan arus elektrik luput secara perlahan-lahan. Dalam jangka masa yang panjang boleh menyebabkan bateri menjadi luput cas.
v. Terminal post (Terminal bateri)
Setiap bateri mestilah mempuyai sepasang terminal bateri, iaitu terminal positif dan terminal negatif. Setiap terminal mempunyai pengenalannya sendiri bertujuan mengelakkan daripada sebarang salah pasang kepada kenderaan yang mana boleh merosakkan jenarus (alternator), peralatan elektronik atau bateri itu sendiri. Terminal positif boleh dikenal pasti pada garis pusatnya yang lebih besar berbanding terminal negatif. Selain dari itu terminal positif mempunyai gelang berwarna merah manakala terminal negatif bergelang hijau. Terminal positif juga ditandakan dengan simbol ‘+’, terminal negatif ditandakan dengan simbol ‘-‘ pada tudung bateri. Terdapat 3 jenis terminal bateri iaitu Top (Post) Terminal, Side Terminal dan ‘L’ Terminal.
vi. Vent caps (Palam berliang)
Palam berliang boleh dibuka untuk menambah atau mengisi air suling ke dalam sel apabila diperlukan. Cecair di dalam sel hilang disebabkan pengewapan atau bertukar kepada gas hidrogen. Palam berliang mempunyai lubang kecil untuk membenarkan gas keluar dengan bebas.
vii. Electrolyte (Elektrolite)
Elektrolait ialah campuran diantara asid dengan air suling. Asasnya elektrolait dibuat daripada 60% air suling dengan 40% asid sulfurik. Elektrolait ini digunakan untuk sama ada ‘lead antimony battery’ (standard battery) atau ‘lead calcium battery (maintenance free battery). Elektrolait dijual dalam keadaan sudah dicampur, dengan kekuatan cas penuhnya diantara 1.260-1.280 s.g.,atau telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam bateri semasa bateri itu dijual.
Elektrolite tambahan janganlah ditambah kepada mana-mana bateri selepas isian asalnya. Adalah normal bagi air bebas dalam bentuk gas semasa sesebuah bateri dicaskan. Hanya air suling perlu ditambahkan apabila bateri kekurangan air.
viii.Specific Gravity(S.G)
S.G ialah dikira nisbah berat asid yang dibandingkan dengan berat air. Asid dikira dala unit gram dan air dikira dalam unit centimeter padu(c.c). Bertambah berat asid akan meningkatkan ketumpatan bandingan (s.g) elektrolait.Alat yang digunakan untuk menguji ketumpatan bandingan elektrolait ialah jangka hidro(hydrometer).
Kebanyakkan maintenance free (MF) bateri menggunakan penunjuk yang terdapat pada bateri tersebut untuk mengetahui S.G bateri tersebut.
BAGAIMANA BATERI BEROPERASI
Semasa nyah cas (discharging)
Plet positif (Pbo2)bergabung dengan sulfat (SO4) daripada elektrolait dan bergabung dengan hidrogen lalu membentuk air(N20).Plet negatif (Pb)juga bergabung dengan sulfat (S04) lalu menjadi plumbum sulfat (PbS04) atau ‘lead sulfate’.Apabila bateri berkeadaan luput cas sepenuhnya plet positif dan plet negatif menjadi plumbum sulfat dan elektrolait menjadi air.
Semasa cas (recharging)
Semasa cas, arus terus mengalir ke dalam bateri melalui arah yang berlawanan dengan semasa luput cas Jadi, tindak balas kimia yang berlaku di dalam bateri semasa cas akan menyebabkan asid meninggalkan plet positif dan plet negatif lalu bercampur dengan air dan menjadi elektrolait semula.Plet positif menjadi lead peroxide dan plet negatif menjadi spongy lead. Semasa mengecas, sebahagian dari gas oksigen dan gas hidrogen hasil dari tindak balas kimia terbebas dari sel bateri melalui palam berliang.
Kesan suhu dan luput cas sendiri ke atas keluaran bateri
Tindakan kimia sentiasa berlaku di dalam bateri walaupun bateri itu tidak digunakan. Lama kelamaan secara perlahan tenaga bateri akan hilang. Proses ini dipanggil luput cas sendiri (self discharge). Kadar luput cas sendiri berubah-ubah mengikut suhu dan kekuatan elektrolait. Semakin tinggi suhu maka semakin tinggilah keadaan luput cas sendiri. Oleh itu bateri yang tidak digunakan hendaklah disimpan disebuah bilik yang gelap, sejuk dan diberikan gas pengggalak. Elektrolait yang kuat dengan peratus asid sulfurik yang tinggi juga boleh menyebabkan luput cas sendiri jika dibiarkan akan menjadi sulfat hablur yang dikenali sebagai ‘sulfation’. Bateri yang ‘sulfated’ bagi satu jangka masa yang panjang tidak lagi boleh dicas.
Muatan Bateri
Muatan bateri ialah jumlah arus yang boleh dikeluarkan daripada bateri dalam tempoh 20 jam nyah cas. Arus yang dikeluarkan dalam tempoh tersebut mesti 1/20 bahagian muatan bateri, dengan suhu elektrolait sekitar 27º C. Keupayaan muatan bateri bergantung kepada bilangan plat, ketebalan dan luas kawasan yang terendam di dalam elektrolite.Muatan bateri diukur dalam unit ‘AH’ (ampere hour). Contoh, jika sebuah bateri boleh menghantar arus 4A dalam suatu keadaan ia adalah bateri 80Ah. (4A x 20 hours = 80 Ah).
Sebab-sebab kerosakan bateri
Kebanyakan hayat bateri boleh bertahan antara 2 hingga 5 tahun. Bagaimanapun perhatian yang tertentu membantu memanjangkan hayat bateri, begitu juga penyalahgunaan boleh memendekkan hayatnya. Sebab utama kerosakan bateri ialah lampu cas. Pastikan sistem pengecas (pendawaian litar, jenarus, alatatur voltan dan penyambung litar) berfungsi dengan baik untuk mencegah kerosakan. Charging voltage melebihi 15 volt boleh menyebabkan plet-plet di dalam bateri menjadi erut akibat lekang (tanggal) dari bingkai (plate grid) dan gugur ke bawah. Gegaran atau pantulan boleh menyebabkan kerosakan bahagian dalam sama seperti lampu cas.Adalah penting bateri di dalam bateri boleh juga berlaku tanpa sebarang amaran.
Alat menguji, penjagaan dan mengecas bateri
Bagi menguji bateri bekal kita mempunyai berbagai alat yang paling biasa sekali digunakan ialah hydrometer, high rate discharge cell tester dan multimeter. Multimeter boleh digunakan jika alat HRDT (high rate discharge tester) tiada, tetapi ianya sangat sukar bacaan yang didapati dengan kurang tepat.
Hydrometer
Ianya digunakan untuk menguji:
a. Ketumpatan bandingan (s.g) pada satu cell.Ketumpatan bandingan ialah berat isipadu asid yang dibandingkan dengan isipadu air. Unit bagi asid ialah gram manakala unit bagi airialah cubic centimeter (C.C).
b. Nisbah atau ratio dalam satu bateri.(perbezaan S.G antara satu cell dengan satu cell yang lain).
c. Menguji sama ada bateri itu menerima cas atau tidak selepas bateri di cas.
Binaan hydrometer
Merupakan alat untuk menguji specific gravity. Ia mempunyai beberapa bahagian. Yang diatas dipanggil rubber bulb. Dengan bekas ini kita dapat menyedut larutan asid sulfurik ke dalam bekas untuk disukat. Bahagian yang paling besar sekali ialah silinder gelas. Dalam selinder glass terdapat selinder dikenali float. Pada float ini terdapat skill yang mana mentafsirkan keadaan bateri tersebut. Apabila asid disedut ke dalam, float akan timbul dan dengan ini terdapat paras menunjukkan bacaan. Semasa mengambil skill tersebut mata mestilah ke paras tepat. Oleh kerana ia diperbuat daripada kaca maka penjagaannya perlu dilakukan. Masa menguji hendaklah cermat. Selepas menguji larutan yang ada di dalamnya hendaklah dikeluarkan dan hendaklah dicuci.
Ketumpatan bandingan electrolite bagi bateri pada suhu normal ialah 80 º F. Suhu normal ini ialah semasa bateri charge. Ketumpatan bandingan adalah seperti berikut :
CELL READINGS PERCENT CHARGED
1.270 100 %
1.230 75 %
1.190 50 %
1.145 25 %
1.100 0 %
Menguji Keupayaan Bateri
Terdapat bebagai cara untuk menguji keupayaan bateri dengan mengunakan alat penguji seperti multimeter, voltmeter, ters lamp dan sebagainya. Tujuan menguji keupayaan bateri adalah untuk mengetahui sama ada sesebuah bateri itu masih boleh digunakan atau tidak.
% of charge
12.6v = 100%
12.4v = 75%
12.2v = 50%
12.0v = 25%
11.9v = 0%
High Rate Discharge Tester (HRDT)
HRDT digunakan untuk menguji:
a. Litar pintas atau short circuit pada tiap-tiap cell bateri.
b. Jumlah voltan yang ada pada tiap-tiap bateri.
c. Setiap cell sama ada ia boleh menyimpan arus atau tidak semasa hendak menggunakan HRDT pastikan setiap cell bateri melebihi 1.5 volts.
iv. Untuk mengetahui mana satu positif terminal battery.
Binaan HRDT
Ia mempunyai beberapa bahagian yang tertentu. Pada bahagian atasnya terdapat pemegang yang bertebat. Biasanya diperbuat daripada kayu. Selain dari itu ianya mempunyai meter dan juga dihujungnya dipanggil progs. Pada meter terdapat logam yang berintangan tinggi bagi mengelakkan bahaya pada meter apabila dibuat ujian. Di dalam meter terdapat skala yang mana menunjukkan bacaan tertentu. Apabila diuji antara kedua-dua terminalnya didapati bacaan 0 hingga 1 tidak digunakan. Jika bacaannya 1 hingga 1.6 volt, ianya lemah dan perlu di cas semula. Bacaan 1 hingga 2 volt dalam masa 10 saat ini menunjukkan cell tersebut rosak. Lihat rajah disebelah.
Penyelenggaraan bateri (battery maintenance)
1. Periksa selalu S.G setiap cell pada bateri.
2. Tambahkan air suling bila bateri kekurangan electrolite. Pastikan
setiap plate dalam bateri terendam dalam electrolite. Anggarkan lebih
kurang ¼ inci lebih tinggi paras electrolite dari plat.
3. Pastikan bahagian atas bateri terutama pada positif terminal selalu
bersih.
4. Periksa tudung udara sentiasa ketat dan lubangnya tidak tersumbat.
5. Sapukan sedikit petroleum grease jelly pada kepala bateri dan periksa
bateri clamp terikat dengan kemas.
Langkah-langkah keselamatan semasa mengecas
1. Pastikan punca positif dari pengecas mestilah disambungkan pada punca
positif juga.
2. Jangan tanggalkan bateri dari pengecas selagi pengecas masih belum di
offkan.
3. Semasa bateri discharge,ia akan mengeluarkan gas hidrogen yang mudah
terbakar. Jauhkan sebarang alat yang boleh mengeluarkan percikan bunga
api yang mana boleh menyebabkan kebakaran apabila berdekatan.
4. Pastikan vent cap ditanggalkan dari bateri semasa mengecas. Ini
bertujuan untuk membebaskan gas hidrogen keluar bebas.
Contoh 2 jenis mesin pengecas
JENIS SAMBUNGAN DAN KAEDAH MENGECAS
Terdapat berbagai jenis dan jenama pengecas bateri yang boleh didapati dipasaran masa kini untuk digunakan mengecas bateri asid pelambam (bateri bekal). Namun begitu kaedah yang digunakan untuk mengecas adalah seragam seperti yang disyorkan oleh si pengeluar.
JENIS SAMBUNGAN MENGECAS
Dua jenis sambungan yang biasa digunakan untuk mengecas ialah :
a. Sambungan secara siri atau kaedah arus tetap.
b. Sambungan secara selari atau kaedah voltan tetap.
MENGECAS SIRI
Kaedah sambungan secara siri membolehkan bateri dicas sehingga kepada muatan maksima pengecas dalam satu masa. Arus pengecas yang sama nilaiannya melalui kesemua bateri yang sedang dicas dan dikawal secara manual nilai arusnya melalui suis di pengecas. Kadar mengecas boleh diubah dari sifar (kosong) kepada arus maksima muatan mengecas. Mengecas siri mempunyai beberapa kebaikan :
a. arus mengecas boleh dilaras pada had yang terhampir bersesuaian dengan
bateri di dalam litar.
b. bateri boleh ditinggalkan tanpa dijaga untuk jangka masa yang panjang
pada kadar mengecas yang rendah, terutamanya diwaktu malam.
c. bateri yang berkadaan bersulfat(sulfated) boleh diletakkan bersama di
dalam litar. Keburukan utama mengecas siri ialah kadar cas maksima
ditentukan oleh muatan bateri (battery capacity) yang paling kecil
diantara bateri di dalam litar. Sebaik sahaja ia sudah bercas penuh,
mestilah di keluarkan dari litar dan pengecas dilaras sesuai dengan
beban semasa.
MENGECAS SELARI
Dalam sambungan secara selari pengecas memberikan arus dalam keadaan voltan yang tetap terhadap berbilang bateri dalam litar. Sistem ini telah digunakan dengan meluas pada masa kini disebabkan pengecas voltan rendah arus tinggi dari jenis ‘dry rectifier’ boleh dibeli pada harga yang ekonomi.
Pengecas ini senyap dalam operasi dan berkesan serta kurang senggaraan sepanjang umurnya. Mengecas selari mempunyai beberapa kebaikan :
a. tiada arus yang dibazirkan disebabkan arus yang diambil sebagai yang
diperlukan sahaja oleh setiap bateri yang sedang dicaskan.
b. bateri boleh ditinggalkan bercas tanpa bahaya kemungkinan berlakunya
lampau cas dan menjadi rosak. Apabila bateri sudah bercas penuh, hanya
sejumlah kecil arus yang diambilnya.Sedangkan dalam mengecas siri,
bateri akan menerima sejumlah arus yang sama banyak sama ada ia sudah
bercas penuh ataupun tidak mengakibatkan bateri boleh menjadi lampau
cas.
c. masa yang diambil untuk mengecas bateri adalah pendek.
d. seberapa banyak bateri pun boleh disambung dalam selari dan dicas pada
masa yang sama tanpa perlu mengawal arus sebagai yang diperlukan oleh
bateri yang paling kecil dalam litar mengecas siri.
KAEDAH MENGECAS
Tiga kaedah mengecas yang biasa dibuat ialah:
a. cas cepat
b. cas perlahan
c. cas trikel
I. CAS CEPAT
Cas cepat ialah kaedah mengecas bateri dengan jumlah arus yang besar dalam jangkamasa yang pendek. Kaedah ini jika digunakan akan meningkatkan suhu elektrolite sehingga boleh merosakkan plat-plat di dalam bateri. Dengan ini akan memendekkan jangka hayat bateri. Tambahan pula mengecas cepat tidak boleh menjadikan bateri itu cas penuh, ia perlulah di cas dengan jenarus atau pengecas perlahan sesudahnya.Arus mengecas semasa cas cepat mestilah tidak lebih daripada setengah muatan bateri (battery capacity) dalam tempoh 30 minit.
II. CAS PERLAHAN
Cas perlahan ialah kaedah mengecas bateri dengan sedikit arus dalam jangkamasa yang panjang. Kaedah ini adalah munasabah untuk bateri menjadi penuh cas dan adalah cara yang terbaik untuk mengecas bateri. Arus mengecas semasa cas perlahan ialah pada kadar satu per sepuluh muatan bateri. Ketumpatan bandingan eletrolite diukur untuk mendapatkan jangkamasa mengecas seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Setiap jenis memerlukan cara cas yang berbeza sebelum digunakan.
a. bateri yang dipek basah ialah bateri yang telah disikan eletrolite, ia
dicas mengikut kaedah cas perlahan seperti yang dilakukan terhadap
bateri biasa. Jika ia tidak digunakan untuk beberapa minggu ia perlulah
di cas secara trikel untuk mencegah dari menjadi ‘self-discharge’ dan
sulfation’.
b. bateri yang dipek kering ialah bateri yang dipasang dan tidak dicas.
Ia memerlukan kekuatan eletrolite yang betul diisi ke dalam dan dicas
dengan cas perlahan dalam tempoh 24 jam untuk pembentukkan plat.
c. bateri yang dicas kering ialah bateri yang diisikan eletrolite di
kilang untuk pembentukan plat. Akhirnya eletrolite dikeluarkan dan
sel bateri dikeringkan serta dipekkan. Jenis ini boleh disimpan lama t
tanpa rosak. Ia dijual bersama dengan eletrolite yang diasingkan.
Walaupun bateri ini boleh terus digunakan sesudah diisikan
eletrolitenya, adalah disyorkan dicas terlebih dahulu.
