Standardisasi Baterai

Oleh: Heru Setyawan

Standar Internasional

Banyak standar baterai dikeluarkan oleh organisasi internasional, nasional, militer dan federal, asosiasi produsen, asosiasi perdagangan dan produsen baterai sendiri. Oleh sebab itu, pemakaian standar internasional menjadi kebutuhan yang sangat penting untuk tujuan perdagangan dunia yang awalnya dipelopori oleh European Common Market dan the 1979 Agreement on Technical Barriers to Trade. Organisasi yang ditunjuk untuk menangani masalah standardisasi ini adalah the International Electrotechnical Commision (IEC) yang bertanggung jawab untuk standardisasi dalam bidang listrik, elektronika, dan teknologi terkait. Organisasi ini didirikan pada tahun 1906 dan terdiri atas lebih daripada 70 komite nasional yang mewakili lebih daripada 80% penduduk dunia dan 90% produksi dan konsumsi listrik dunia.

Tujuan standar baterai internasional adalah untuk:

1. Mendefinisikan standar mutu dan memberikan petunjuk untuk penilaiannya.
2. Menjamin produk dari produsen yang berbeda dapat dipertukarkan yang berkaitan dengan listrik dan fisik.
3. Membatasi jumlah tipe baterai.
4. Memberikan petunjuk hal-hal yang berkenaan dengan keselamatan.

Tabel 1 mendaftar standar IEC yang berlaku untuk baterai primer dan sekunder. Banyak negara menggunakan standar ini baik dengan mengadopsinya secara keseluruhan sebagai standar nasionalnya atau dengan menyelaraskan standar nasionalnya dengan standar IEC.

Publikasi	Judul	Sistem elektrokimia
IEC 60086-1, IEC 60086-2	Baterai primer; Bagian 1, Umum, dan Bagian 2, Lembar Spesifikasi	Seng-karbon; Seng/udara; Alkalin/mangan dioksida; Nikel oksihidroksida; Perak oksida; Litium/karbon monofluorida; Litium/mangan dioksida; Litium/khrom oksida; Litium/thionil khlorida
IEC 60086-3	Baterai jam
IEC 60095	Baterai timbal-asam starter	Timbal-asam
IEC 60254	Baterai timbal-asam traksi	Timbal-asam
IEC 61951-1	Sel tunggal dapat diisi ulang tersegel portabel; Bagian 1: Nikel-kadmium	Nikel-kadmium
IEC 61960	Sel litium sekunder dan baterai untuk aplikasi portabel	Litium-ion
IEC 60622	Sel tunggal dapat diisi ulang prismatik nikel-kadmium tersegel	Nikel-kadmium
IEC 60623	Sel dapat diisi ulang prismatik nikel-kadmium ventilasi	Nikel-kadmium
IEC 60952	Baterai pesawat terbang	Nikel kadmium Timbal-asam
IEC 60896	Baterai timbal-asam stasioner	Timbal-asam
IEC 61056	Baterai timbal-asam tujuan umum	Timbal-asam
IEC 61427	Sel sekunder dan baterai untuk sistem energi fotovoltaik
IEC 61951-2	Sel tunggal dapat diisi ulang tersegel portabel; Bagian 2: Nikel-logam hidroksida	Nikel-logam hidrida
IEC 61959	Uji mekanik untuk sel sekunder portabel tersegel dan baterai

Konsep Standardisasi

Tujuan agar dapat dipertukarkan bisa dicapai dengan menetapkan nilai yang diinginkan untuk aspek fisik baterai, mis.: ukuran, polaritas, terminal, nomenklatur, dan penandaan. Selain itu, karakteristik kinerja, mis.: umur layanan atau kapasitas, mungkin bisa diuraikan dan ditetapkan dengan kondisi uji untuk verifikasi.

Sudah sifat bawaan baterai, utamanya baterai primer, bahwa pada saat tertentu perlu penggantian. Pengguna akhir peralatan pihak ketiga biasanya yang mengganti baterai. Dengan demikian, penting bahwa karakteristik baterai tertentu ditetapkan oleh nilai standar – ukuran, bentuk, tegangan, dan terminal. Tanpa kecocokan yang masuk akal dari paling tidak parameter tersebut tidak akan ada dapat dipertukarkan. Karakteristik ini adalah syarat absolut agar bisa pas masuk tempat perkakas, membuat kontak yang sesuai, dan memberikan tegangan yang sesuai. Selain itu, kebutuhan pengguna akhir untuk informasi penggantian, perancang perkakas produsen alat asal harus memiliki sumber informasi yang dapat dipercaya untuk merancang kompartemen baterai dan sirkuit yang akan mengakomodasi toleransi pada produk baterai yang tersedia untuk pembelian oleh pengguna akhir.

Sistem Nomenklatur

Sayang sekali bahwa berbagai macam sistem standar yang ada tidak memakai sistem nomenklatur yang sama. Sistem nomenklatur mandiri dari berbagai produsen baterai lebih memperburuk situasi ini. Akan tetapi, acuan silang umumnya tersedia dari produsen baterai.

Baterai primer

Sistem nomenklatur IEC untuk baterai primer, yang menjadi efektif pada tahun 1992, didasarkan pada sistem elektrokimia dan bentuk dan ukuran baterai. Sistem elektrokimia dan tipe sel ditandai dengan huruf dan diameter/tinggi ditandai dengan angka. Angka pertama menetapkan diameter sel dalam milimeter dan angka kedua tinggi sel (milimeter kali 10). Satu contoh ditunjukkan pada Tabel 2. Kode untuk bentuk dan sistem elektrokimia disajikan dalam Tabel 3 dan 4. Contoh nomenklatur untuk beberapa sel dan baterai primer ini ditunjukkan dalam Tabel 5. Contoh sistem nomenklatur IEC untuk baterai primer ditunjukkan pada Tabel 6.

Nomenklatur	Jumlah sel	Huruf sistem (Tabel 3)	Bentuk (Tabel 4)	Diameter, mm	Tinggi, mm	Contoh
CR2025	1	C	R	20	2,5	Sebuah unit baterai bundar yang memiliki ukuran ditunjukkan dan sistem elektrokimia huruf C dari Tabel 3 (Li/MnO2)

Penandaan huruf	Bentuk
R	Bundar-Silinder
P	Tidak-Bundar
F	Datar (terbangun lapisan)
S	Bujursangkar (atau Persegi)

Huruf	Elektroda negatif	Elektrolit	Elektroda positif	Tegangan nominal (V)
—	Seng	Amonium khlorida, seng khlorida	Mangan dioksida	1,5
A	Seng	Amonium khlorida, seng khlorida	Oksigen (udara)	1,4
B	Litium	Organik	Karbon monofluorida	3
C	Litium	Organik	Mangan dioksida	3
E	Litium	Anorganik non-air	Thionil khlorida	3,6
F	Litium	Organik	Besi sulfida	1,5
G	Litium	Organik	Tembaga dioksida	1,5
L	Seng	Alkali logam hidroksida	Mangan dioksida	1,5
P	Seng	Alkali logam hidroksida	Oksigen (udara)	1,4
S	Seng	Alkali logam hidroksida	Perak oksida	1,55

Penandaan IEC	Diamater (mm)	Tinggi (mm)	Panjang (mm)	Lebar (mm)	Tebal (mm)	Penandaan umum
Baterai	bundar
R03	10,5	44,5				AAA
R1	12,0	30,2				N
R6	14,5	50,5				AA
R14	26,2	50,0				C
R20	34,2	61,5				D
R25	32,0	91,0				F
Baterai	datar
F22			24	13,5	6,0
Baterai	bujursangkar
S4		125,0	57,0	57,0

Nom. IEC	Jml sel	Huruf sistem (Tabel 4)	Bentuk (Tabel 3)	Sel (Tabel 5)	C, P,S, X, Y	Paralel	Grup dlm paralel	Contoh
R20	1	Tidak ada	R	20	*			Unit baterai bundar menggunakan sel tipe dasar R20 dan huruf (tidak ada) sistem elektrokimia dari Tabel 4
LR20	1	L	R	20	*			Sama seperti di atas, kecuali menggunakan huruf sistem elektrokimia L dari Tabel 4
6F22	6	Tidak ada	F	22	*			Baterai multisel 6 seri menggunakan sel datar F22 huruf sistem elektrokimia (tidak ada) dari Tabel 4
4LR25-2	4	L	R	25	*		2	Baterai multisel yang terdiri atas dua grup paralel, masing-masing grup mempunyai empat sel tipe R25 seri dan huruf sistem elektrokima L dari Tabel 4
CR17345	1	C	R	Lihat uraian				Unit baterai bundar, dengan diameter 17 mm dan tinggi 34,5 mm, sistem elektrokimia C dari Tabel 4

Baterai dapat diisi ulang (Sekunder)

Dokumentasi untuk standardisasi baterai dapat diisi ulang tidak selengkap dokumentasi untuk baterai primer. Sebagian besar baterai primer digunakan dalam berbagai aplikasi portabel, menggunakan baterai yang dapat diganti pengguna. Dari sini, kebutuhan untuk standar baterai primer sangat penting untuk menjamin dapat dipertukarkan. Tabel 6 mendaftar kode huruf yang digunakan oleh IEC untuk baterai sekunder atau dapat diisi ulang. Sistem nomenklatur untuk baterai nikel-logam hidrida disajikan dalam Tabel 7. Dalam sistem ini, huruf pertama menandai sistem elektrokimia, huruf kedua bentuk, angka pertama diameter, dan angka kedua tinggi. Selain itu, huruf L, M, dan H bisa digunakan untuk mengklasifikasikan secara bebas kemampuan laju sebagai rendah, sedang dan tinggi. Bagian akhir penandaan dicadangkan untuk dua huruf yang menunjukkan berbagai susunan terminal tanda, mis.: CF – tidak ada, HH – terminal pada ujung positif dan sisi positif, atau HB – terminal pada ujung positif dan negatif, seperti ditunjukkan pada Tabel 8.

IEC*	Elektroda negatif	Elektrolit	Elektroda positif	Tegangan nominal (V)
H	Paduan penyerap hidrogen	Alkali logam hidroksida	Nikel oksida	1,2
K	Kadmium	Alkali logam hidroksida	Nikel oksida	1,2
PB	Timbal	Asam sulfat	Timbal dioksida	2
IC	Karbon	Organik	Litium kobalt oksida	3,6
IN	Karbon	Organik	Litium nikel oksida	3,6
IM	Karbon	Organik	Litium mangan oksida	3,6

Nomenklatur	Huruf sistem (Tabel 6)	Bentuk (Tabel 3)	Diameter, mm	Tinggi, mm	Terminal	Contoh
HR 15/51 (R6)	H	R	14,5	50,5	CF	Unit baterai bulat sistem H yang mempunyai ukuran ditunjukkan, tanpa ada tab penghubung

Terminal

Terimanl adalah aspek lain karakteristik bentuk untuk sel dan baterai. Jelas bahwa tanpa standardisasi terminal dan variabel bentuk lain, sebuah baterai mungkin tidak tersedia yang cocok dengan tempat yang diberikan perkakas. Beberapa variasi susunan terminal untuk baterai didaftar pada Tabel 9.

Tutup dan dasar	Terminal yang mempunyai sisi silinder dari baterai yang diisolasi dari ujung terminal
Tutup dan dasar	Terminal dimana sisi silinder membentuk bagian dari ujung terminal positif
Jenis ulir	Terminal yang mempunyai batang ulir dan menerima biji terisolasi atau logam
Kontak datar	Permukaan logam datar yang digunakan untuk kontak listrik
Pegas	Terminal yang berupa keping logam datar atau kawat yang digulung spiral
Soket colokan	Terminal yang terdiri atas colokan (elastis) dan soket (nonelastis)
Kawat	Sambungan kabel tunggal atau multi halus berpilin.
Klip pegas	Klip pegas yang akan menerima kabel
Tab	Tab datar logam yang terpasang ke terminal baterai

Kinerja Listrik

Dalam hal persyaratan untuk menyediakan kecocokan dan fungsi pada produk akhir, perkakas tidak memerlukan nilai khusus kinerja listrik. Tegangan baterai yang benar, yang dibutuhkan untuk melindungi perkakas dari kelebihan tegangan, dijamin oleh penandaan baterai. Baterai dengan tegangan yang sama tetapi kapasitasnya berbeda dapat digunakan bergantian, tetapi akan beroperasi dengan waktu layanan yang berbeda. Oleh sebab itu, kinerja listrik minimum dari baterai disitasi dan ditetapkan dalam standar baik dengan uji aplikasi atau dengan uji kapasitas.

1. Uji aplikasi. Ini metoda uji kinerja yang disukai yang ditetapkan untuk baterai primer. Uji aplikasi dimaksudkan untuk mensimulasikan pemakaian sesungguhnya dari baterai dalam aplikasi tertentu. Tabel 10 mengilustrasikan uji aplikasi tipikal.
2. Uji kapasitas (luaran layanan). Ujia kapasitas umumnya digunakan untuk menentukan jumlah muatan listrikyang dapat dikirimkan pada kondisi pemakaian tertentu. Metoda ini adalah salah satu yang telah umum digunakan untuk baterai dapat diisi ulang. Ini juga digunakan untuk baterai primer jika uji aplikasi akan terlalu kompleks untuk mensimulasikan secara realistis atau terlalu lama untuk dipraktekkan dalalm uji rutin. Tabel 11 mendaftar beberapa contoh uji kapasitas.

Nomenklatur				R20P	R20S	LR20
Sistem elektrokimia				Seng-karbon (daya tinggi)	Seng-karbon (standar)	Seng-mangan oksida
Tegangan nominal				1,5	1,5	1,5
Aplikasi	Beban, Ohm	Periode harian	Titik akhir	Lama	rerata	min
Lampu portabel (1)	2,2	*	0,9	320 mnt	100 men	810 mnt
Tape recorder	3,9	1 jam	0,9	11 jam	4 jam	11 jam
Radio	10	4 jam	0,9	32 jam	18 jam	81 jam
Mainan	2,2	1 jam	0,8	5 jam	2 jam	15 jam
Lampu portabel (2)	1,5	**	0,9	135 jam	32 jam	450 mnt

Nomenklatur Sistem elektrokimia Tegangan nominal		(Tabel 6) (Tabel 4) (Tabel 4)		SR54 S 1,55
Aplikasi*	Beban (kilo-ohm)	Periode harian	Titik akhir	Lama rataan min
Uji kapasitas (rating)	15	24 jam	1,2	580 jam

Daftar Standar IEC Baterai Bulat Primer

Tabel 12 menyajikan beberapa baterai standar IEC yang populer dan dirujuk silang dengan standar American National Standards Institute (ANSI). Edisi ke-11 IEC 60086 untuk baterai primer mendaftar sampai lebih 100 tipe dengan syarat ukuran, polaritas, tegangan, dan elektrokimia. Edisi ke-2 IEC 61951-1 untuk sel (baterai) nikel-kadmium dapat diisi ulang mendaftar 25 ukuran dengan diameter dan tinggi yang ditetapkan dalam bentuk grafik. Beberapa baterai nikel-kadmium dan nikel-logam hidrida dapat diisi ulang juga dikemas untuk dapat saling dipertukarkan dengan ukuran populer pada pasar pengganti primer. Ini memiliki bentuk fisik dan ukuran yang identik dengan baterai primer dan mempunyai luaran tegangan setara pada beban. Baterai ini membawa, selain nomenklatur dapat diisi ulang, penandaan sel primer atau ukuran baterai setara. Tabel 13 mendaftar ukuran baterai primer bulat dipilih, dan Tabel 14 mendaftar beberapa baterai dapat diisi ulang nikel-logam hidrida yang dapat dipertukarkan dengan baterai primer.

ANSI	IEC	ANSI	IEC
13A	LR20	1137SO	SR48
13AC	LR20	1138SO	SR54
—	—	1139SO	SR42
13CD	R20C	1158SO	SR58
13D	R20C	1160SO	SR55
—	—	1162SO	SR57
14A	LR14	1163SO	SR59
14AC	LR14	1164SO	SR59
—	—	1165SO	SR57
14CD	R14C	1166A	LR44
14D	R14C	1170SO	SR55
—	—	1175SO	SR60
15A	LR6	1179SO	SR41
15AC	LR6	—	—
15CD	R6C	1406SO	4SR44
15D	R6C	1412A	4LR61
15N	ZR6	1414A	4LR44
24A	LR03	1604	6F22
24AC	LR03	1604A	6LR61
24AD	R03	1604AC	6LR61
24N	ZR03	1604C	6F22
908A	4LR25X	1604CD	6F22
910A	LR1	1604D	6F22
918A	4LR25-2	5018LC	CR17345
918D	4R25-2	5024LC	CR-P2
1107SO	SR44	5032LC	2CR5
1131SO	SR44	7000ZD	PR48
1133SO	SR43	7002ZD	PR41
1134SO	SR41	7003ZD	PR44
1135SO	SR41	7005ZD	PR70
1136SO	SR48	—	—

ANSI	IEC
1.2H1	HR03
1.2H2	HR6
1.2H3	HR14
1.2H4	HR20

Penandaan IEC	Diameter maks, mm	Diameter min, mm	Tinggi maks, mm	Tinggi min, mm
R03	10,5	9,5	44,5	43,3
R1	12,0	10,9	30,2	29,1
R6	14,5	13,5	50,5	49,2
R14	26,2	24,9	50,0	48,6
R20	34,2	32,3	61,5	59,5
R41	7,9	7,55	3,6	3,3
R42	11,6	11,25	3,6	3,3
R43	11,6	11,25	4,2	3,8
R44	11,6	11,25	5,4	5,0
R48	7,9	7,55	5,4	5,0
R54	11,6	11,25	3,05	2,75
R55	11,6	11,25	2,1	1,85
R56	11,6	11,25	2,6	2,3
R57	9,5	9,15	2,7	2,4
R58	7,9	7,55	2,1	1,85
R59	7,9	7,55	2,6	2,3
R60	6,8	6,5	2,15	1,9
R62	5,8	5,55	1,65	1,45
R63	5,8	5,55	2,15	1,9
R64	5,8	5,55	2,7	2,4
R65	6,8	6,6	1,65	1,45
R66	6,8	6,6	2,6	2,4
R67	7,9	7,65	1,65	1,45
R68	9,5	9,25	1,65	1,45
R69	9,5	9,25	2,1	1,85
R1220	12,5	12,2	2,0	1,8
R1620	16	15,7	2,0	1,8
R2016	20	19,7	1,6	1,4
R2025	20	19,7	2,5	2,2
R2032	20	19,7	3,2	2,9
R2320	23	22,6	2,0	1,8
R2430	24,5	24,2	3,0	2,7
R11108	11,6	11,4	10,8	10,4

penandaan IEC	Penandaan Pelanggan	Diameter maks, mm	Diameter min, mm	Tinggi maks, mm	Tinggi min, mm
HR03	AAA	10,5	9,5	44,5	43,3
HR6	AA	14,5	13,5	50,5	49,2
HR14	C	26,2	24,9	50,0	59,5
HR20	D	34,3	32,2	61,5	59,5

Bahan Bacaan

Thomas B. Reddy dan David Linden, Linden’s Handbook of Batteries. ed. ke-4, McGraw-Hill, 2011.