Institut Kemahiran MARAJasin, Melaka

INFORMATION SHEET

PROGRAMME : A14 - SIJIL TEKNOLOGI BAIKPULIH BADAN KENDERAAN

SESSION : SEMESTER : 2

CODE/COURSE :TAB 2042 / BASIC AUTOMOTIVE ELECTRICAL & ELECTRONIC

SHEET NO : A14/M04/IS02

LECTURER : MD HAFIZI BIN MOHAMAD WEEK : 10

TOPIC : M04 BATTERIES

SUB-TOPIC :

04.01 SAFETY HANDLING PROCEDURES04.02 TYPE OF BATTERIES04.03 BATTERIES CARE & MAINTENANCE04.04 BATTERIES CHARGING04.05 BATTERIES TESTING

LEARNING OUTCOME :

Pelajar mesti boleh :

1. Terangkan fungsi bateri kenderaan.2. Nyatakan jenis-jenis bateri kenderaan.3. Terangkan struktur asas bateri.4. Huraikan tindakbalas kimia di dalam bateri.

TAJUK : BATERI KENDERAAN

TUJUAN :

Sistem elektrik kenderaan merupakan salah satu sistem yang terpenting di dalam sesebuah kenderaan. Ianya membekalkan tenaga elektrik yang mencukupi bagi keperluan komponen elektrik dan elektronik agar dapat berfungsi dengan sempurna. Kertas penerangan ini akan menerangkan maksud tersebut.

1

PENERANGAN :

Bateri merupakan satu komponen yang menghasilkan tenaga elektrik hasil daripada tindakbalas kima yang berlaku di dalam bateri. Tenaga kimia diperoleh daripada asid dan plumbum yang terkandung di dalam bateri. Bateri kenderaan adalah dari jenis asid plumbum (lead asid battery) atau dikenali dengan nama bateri bekal. Ada dua jenis bateri iaitu bateri kering dan bateri basah (dry cell and wet cell). Bateri basah yang digunakan untuk kenderaan bermotor terbahagi kepada dua jenis iaitu bateri ‘standard’ dan bateri ‘MF’ (maintenance free). Bateri ‘MF’ ialah satu istilah yang digunakan untuk menyatakan bateri yang menggunakan sedikit air disebabkan bahan campuran yang digunakan untuk membuat ‘battery plate grid’. Bateri ‘MF’ juga dikenali ‘low water loss battery’. Bateri ‘standard’ menggunakan sehingga 5% antimony. Bagaimanapun menambahkan jumlah antimoni akan meningkatkan jumlah hidrogen yang dilepaskan dan dengan itu bateri akanmenggunakan air dengan banyak. Bateri ‘MF’ menggunakan calcium sebagai ganti antimony kerana 0.2% calcium sama kekuatannya dengan 6% antimoni (Gambarajah 1).

Gambarajah 1 : Grid plat positif dan plat negatif

FUNGSI BATERI

Terdapat tiga fungsi utama bateri dalam kenderaan iaitu :

1. Membekalkan kuasa elektrik yang mencukupi untuk menghidupkan enjin.2. Membekalkan kuasa elektrik kepada sistem penyalaan.3. Membekalkan kuasa tambahan yang diperlukan apabila permintaan bebanan elektrik

kenderaan melebihi daripada sistem pengecas hasilkan.4. Bertindak sebagai pengawal atau penstabil voltan dan menyerap voltan tidak diperlukan

yang boleh merosakkan aksesori elektrik di dalam sistem elektrik kenderaan.

2

JENIS-JENIS BATERI KENDERAAN

1. Bateri Standard2. Bateri ‘maintenance free’

BATERI STANDARD

Bateri ini juga dikenali sebagai bateri asid plumbum (lead asid battery).Bateri basah ini memerlukan pemeriksaan bagi memastikan paras air bateri berada diantara garisan rendah dan tinggi. Sekiranya air bateri turun dibawah paras rendah, ini akan mendedahkan sebahagian plet plumbum dan jadi kering lalu mengurangkan keupayaan menghasilkan tenaga. Air bateri perlu sentiasa ditambah dari semasa ke semasa bagi mengekalkan plet plumbum tadi terendam dalam sesair bateri.

Gambar foto 1 : Bateri Standard

BATERI ‘MAINTENANCE FREE’

Bateri ‘MF’ ialah satu istilah yang digunakan untuk menyatakan bateri yang penjagaan dan penyelenggaraan yang kurang. Bateri ‘MF’ juga dikenali ‘low water lossbattery’. Bateri ‘standard’ menggunakan sehingga 5% antimony. Bagaimanapun menambahkan jumlah antimoni akan meningkatkan jumlah hidrogen yang dilepaskan dan dengan itu bateri akan menggunakan air dengan banyak. Ini adalah bateri ini menggunakan calcium sebagai ganti antimony untuk membuat ‘battery plate grid kerana 0.2% calcium sama kekuatannya dengan 6% antimony. Gambar Foto 2.

Gambar foto 2 : Bateri ‘Maintenance free’

3

STRUKTUR ASAS BATERI

Bateri mempunyai bilangan sel yang teratur di dalam kotaknya yang mana akan mengeluarkan voltan bateri. Bateri 6 volt dibuat dari tiga sel, 2 volt tiap-tiap satu dan bateri 12 volt dibuat dari enam sel, 2 volt tiap-tiap satu. Perbezaan di antaranya ialah perbezaan sel, bilangan plat di dalam tiap sel dan ketebalan plat yang digunakan bagi menentukan keupayaan bateri. Asas struktur bateri terdiri daripada kotak bateri,elemen,penyekat perangkai sel,cuar punca (terminal), palam berliang dan elektrolait.

1. Kotak Bateri

Dibentuk berpetak-petak mengikut bilangan sel bateri dan diperbuat daripada getah keras, synthetic resin, polypropylene atau plastik. Ia mestilah teguh dan boleh menahan asid serta tahan kejutan dan gegaran. Bahagian atas bateri ditutup dengan penutup sel. Penutup sel adalah berasingan di antara satu sama lain. Di bahagian bawah kotak bateri ini dilengkapi dengan selangka (ribs) supaya dapat menongkat plat-plat dari pengasing-pengasing tadi. Ini bertujuan untuk mengelakkan terjadinya litar pintas antara plat positif dengan plat negatif yang mungkin disebabkan oleh hakisan.

2. Elemen

Elemen ialah gabungan satu kumpulan plat positif dengan plat negatif (gambarajah 2). Plat positif berwarna coklat dan dikenali dengan nama ‘lead peroxide’, plat negatif berwarna kelabu dan dikenali dengan nama ‘spongy lead’. Elemen direndam di dalam elektrolit (campuran asid sulfurik dengan air suling) yang terkandung di dalam kotak yang teguh. Plat-plat ini disusun berselang-seli di dalam setiap sel (gambarajah 3). Plat-plat positif disambungkan diantara satu sama lain dengan penyambung plumbum dan dihubungkan kepada cuar punca plumbum. Plat-plat negatif juga dipasang dengan cara yang sama dan diantara plat negatif dan plat positif ditebat dengan penyekat. Setiap elemen mengandungi antara 9 hingga 13 plat. Bagi setiap elemen, bilangan plat negatif lebih satu jumlahnya dari bilangan plat positif. Contoh,sebuah elemen yang mengandungi 17 plat akan mempunyai 9 plat negatif dan 8 plat positif. Dengan sebab itu tiap-tiap plat positif diapit oleh plat negatif. Ini diperlukan kerana tindakan kimia berlaku lebih banyak di plat positif dari plat negatif. (Gambarajah 2 dan gambarajah 3).

Gambarajah 2 : Pemasangan Elemen Gambarajah 3 : Kedudukan elemen di dalam sel

4

3. Penyekat atau Pengasing

Fungsi penyekat ialah untuk memisahkan plat positif dan plat 5entian5 supaya tidak bersentuh yang mana akan mengakibatkan litar pintas. Penyekat ini berliang supaya elektrolit boleh bergerak dengan bebas dari satu plat ke satu plat yang lain. Elektrolit mestilah boleh bergerak ke semua permukaan plat supaya bateri dapat menghasilkan tenaga elektrik yang mencukupi. Penyekat dibuat dari kepingan getah, kaca gentian, kayu atau kertas istimewa. Pada sesetengah bateri, lebih dari satu jenis penyekat digunakan. Kertas istimewa digunakan bersama-sama dengan kaca gentian.

Gambarajah 4 : Kedudukan penyekat pada setiap elemen

4. Perangkai Sel

Sel-sel bateri disambungkan secara siri supaya voltannya bertambah dengan menggunakan perangkai sel atau penyambung sel. Ia diperbuat daripada bar plumbum yang disambungkan pada punca sel. Bagi sesetengah bateri perangkai sel terletak di atas atau di dalam penutup bateri (tudung bateri). Sekiranya penyambung sel terletak di dalam penutup sel, ia akan dilindungi oleh sebatian mekanikal yang kuat. Binaan ini mengurangkan kebocoran arus melaluli penutup sel bateri. Jika perangkai sel berada di atas tudung bateri, lembapan dan kotoran akan terkumpul di atasnya lalu membentuk satu aliran elektrik dari satu punca sel kepada punca sel yang lain. Ini mengakibatkan arus elektrik luput secara perlahan-lahan. Dalam jangka masa yang panjang boleh menyebabkan bateri menjadi luput cas.

Gambarajah 5 : Perangkai sel

5

5. Terminal Bateri

Setiap bateri mestilah mempuyai sepasang terminal bateri iaitu terminal punca positif dan terminal punca negatif. Setiap terminal punca mempunyai pengenalannya sendiri bertujuan mengelakkan daripada tersalah pasang kepada kenderaan yang mana boleh merosakkan komponen elektrik, peralatan elektronik atau bateri itu sendiri. Terminal punca positif boleh dikenal pasti di mana diameternya yang lebih besar berbanding terminal punca negatif. Selain dari itu, terminal punca positif mempunyai gelang berwarna merah manakala cuar punca negatif bergelang hijau. Terminal punca positif juga ditandakan dengan simbol ‘+’ , terminal punca negatif ditandakan dengan simbol ‘-‘ pada tudung bateri. Gambarajah di bawah menunjukkan kedudukan terminal pada bateri yang berbeza.

Gambarajah 6 : Terminal positif dan neagatif bateri

6. Palam Berliang

Palam berliang boleh dibuka untuk menambah atau mengisi air ke dalam sel apabila diperlukan. Air di dalam sel hilang disebabkan pemeluapan atau bertukar kepada gas oksigen dan gas 6ydrogen. Palam berliang mempunyai lubang-lubang kecil untuk membebaskan gas keluar dengan bebas semasa tindakbalas kimia.

Gambarajah 7 : Palam berliang

6

7. Elektrolit

Elektrolit ialah campuran di antara asid dengan air suling. Asasnya elektrolit dibuat daripada 60% air suling dengan 40% asid sulfurik. Elektrolit ini digunakan untuk sama ada ‘lead antimony battery’ (standard battery) atau ‘lead calcium battery’ (maintenance free battery). Untuk mengelakkan kemalangan semasa menyediakan elektrolit, perlulah diambil perhatian ‘asid hendaklah dituangkan ke dalam air’. Elektrolit 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. Hanya air suling perlu ditambahkan sekiranya bateri kekurangan air.

Gambarajah 8 : Bahagian-bahagian bateri

7

TINDAKBALAS KIMIA DI DALAM SEL BATERI

Arus dihasilkan oleh bateri melalui tindakbalas kimia di antara bahan di dalam plat dengan asid sulfurik. Bahan aktif di dalam plat positif ialah plumbum dioksid (PbO2) dan di dalam plat negatif ialah plumbum (Pb). Apabila sistem elektrik kenderaan bekerja, bateri akan luput cas. Tetapi apabila kuasa elektrik ditambahkan ke dalam bateri, bateri akan dicas.

Dua kepingan Two dissimilar metals in an acid, called electrolyte, make a simple battery.

Asid yang terdapat di dalam elektrolit akan bertindakbalas dengan positif (+) plat untuk membebaskan elektron (- cas). Elektron ini akan dihantar kepada plat yang berasingan menjadikan ia bercas negatif (-). Apabila bateri dalam keadaan cas penuh, plat negatif (-) mempunyai jumlah elektron yang berlebihan. Jika bateri disambungkan dengan litar yang mudah, elektron yang berlebihan ini akan dialirkan keluar dari plat negatif (-) dan mengalir ke arah mentol lampu. Tindakbalas kimia sentiasa berlaku di dalam kotak bateri dan berterusan. Akibat dari tindakbalas yang berterusan ini menyebabkan elektrolit menjadi lemah dan semakin lemah manakala plat negatif (-) dan plat positif (+) menjadi serupa dan mempunyai kandungan kimia yang serupa. Akhirnya semua elektron akan digunakan, lampu akan menjadi malap dan bateri menjadi luput cas.

8

Pergerakkan elektron dari satu plat ke plat yang lain menghasilkan voltan

1) Tindakbalas kimia semasa luput cas

Pada permulaan tindakbalas, molekul asid sulfurik menjadi H2 dan SO4. Satu unit SO4 bergabung dengan plumbum di dalam plat positif dan satu unit lagi akan bergabung dengan plat negatif. Ini akan menghasilkan plumbum sulfat (PbSO4) di dalam kedua-dua plat positif dan plat negatif atau ‘lead sulfate’. Tindakbalas ini menyebabkan dua atom oksigen (O2) dari plat positif bergabung dengan atom hydrogen lalu membentuk air. Dari tindakbalas ini, dengan perlahan-lahan asid sulfurik bertukar menjadi air dan elektrolit menjadi kurang pekat. Seterusnya ketumpatan kandungan elektrolit semakin rendah. Apabila bateri berkeadaan luput cas sepenuhnya plat positif dan plat negatif menjadi plumbum sulfat dan elektrolait menjadi air.

PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---------------------- PbSO4 + 2H20 + PbSO4

Tindakbalas kimia semasa luput cas

2) Tindakbalas kimia semasa cas

Semasa cas, arus terus mengalir ke dalam bateri melalui arah yang berlawanan semasa luput cas. Jadi tindakbalas kimia yang berlaku di dalam bateri semasa cas adalah berlawanan dengan semasa bateri luput cas. Semasa cas air (H2O) berpecah kepada hidrogen (H2) dan oksigen (O). Sulfat (SO4) bergerak dari plat balik ke dalam elektrolit dan bergabung dengan hydrogen lalu membentuk asid sulfurik (H2SO4). Pada masa yang sama, atom-atom oksigen bergabung dengan plumbum di plat positif dan membentuk plumbum dioksid. Plat positif menjadi lead peroxide dan plat 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.

PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ------------------------PbO2 + 2H2SO4 + Pb

9

Tindakbalas kimia semasa cas

KESIMPULAN

Bateri merupakan satu komponen elektrik yang penting dalam sistem elektrik kenderaan. Ia menghasilkan tenaga elektrik hasil daripada tindakbalas kimia yang terjadi di dalamnya. Terdiri daripada beberapa komponen seperti plat positif, plat negative, perangkai sel, pengasing, terminal, kotak bateri dan elektrolit. Terdapat 2 jenis bateri masa kini iaitu bateri standard dan bateri ‘free maintenance’.

EXERCISE

1. Berikan 2 jenis bateri yang biasa digunakan pada kenderaan?

2. Namakan bahagian-bahagian bateri.

3. Bateri mempunyai dua terminal. Jelaskan dengan ringkas mengenai terminal tersebut.

REFERENCE

1. Akademi Saga, Basic Electrical & Electronic System Information Sheet, Shah Alam, Selangor: Edaran Otomobil Nasional Berhad.

2. Akademi Saga, Basic Electrical & Electronic System Work Sheet, Shah Alam, Selangor: Edaran

10

Otomobil Nasional Berhad.3. Tom Denton, Automobile Electrical & Electronic Systems4. Toyota Service Training 1989, Fundamentals of Electricity, Vol 14(Step 2), Toyota Motor

Corporation.5. V.A.W. Hillier1986, Fundamentals of Automotive Electronics, Croydon College: Stanley Thornes

Ltd. System6. James E.Duffy 1998, Auto Electricity and Electronics Technology : The Goodheart-Willcox

Company, Inc

11