TUGAS FISIKASumber Arus Listrik

OLEH

Nama:Siti Roslina Kurniawati MuslimKelas:IX-FNo.Absen:19

A.Sumber ArusListrikSumber arus listrik adalah benda-benda yang dapat

menghasilkan arus listrik, contohnya baterai, akumulator, elemen Volta, elemen Daniell, dan elemen Weston. Mobil-mobilan dapat bergerak karena memperoleh energi listrik dari baterai, lampu senter dapat digunakan setelah dipasang baterai ke dalamnya.

Muatan listrik bergerak ketika terjadi aliran elektron. Adapun aliran elektron bergerak ketika terjadi beda potensial. Apabila beda potensial diusahakan selalu ada, arus listrik akan selalu mengalir. Beda potensial dapat dihasilkan di dalam elemen listrik, misalnya elemen volta, batu baterai, dan akumulator (aki). Setiap elemen listrik memiliki  dua kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. Di dalam elemen listrik tersebut terjadi reaksi kimia yang akan menimbulkan beda potensial di antara kedua kutub tersebut. 

Arus listrik mengalir dalam suatu rangkaian karena adanya beda potensial antara dua titik dalam rangkaian yaitu dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah. Agar arus terus mengalir dalam rangkaian harus ada alat yang dapat mempertahankan beda potensial yang disebut sumber gaya gerak listrik. Sumber gaya gerak listrik adalah suatu alat yang dapat mengubah energi kimia, gerak atau energi bentuk lain ke bentuk energi listrik yang diperlukan untuk mempertahankan muatan listrik terus mengalir secara kontinyu. 

A.Gaya Gerak Listrik

Semua sumber arus listrik memiliki kemampuan memberikan gaya pada elektron sehingga elektron dari sebuah atom materi dapat bergerak. Gaya dari sumber baterai yang demikian disebut sebagai gaya gerak listrik (ggl). Gaya gerak listrik sering juga disebut tegangan. Satuan gaya gerak listrik adalah volt (V). Ggl diberi lambang E. Misal pada kulit luar baterai tercantum label 1,5 V, ini menunjukkan besarnya ggl yang dibangkitkan oleh baterai tersebut. Jadi, ggl merupakan beda potensial antara kutub-kutub sebuah sumber listrik (baterai) saat sumber tidak mengalirkan listrik (saklar terbuka).

Berdasarkan arus yang dihasilkan, sumber arus dibedakan menjadi :

1.         Sumber arus AC (Alternating Curent ) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus bolak-balik. Misalnya : Generator, dinamo sepeda.

2.         Sumber arus DC (Direct Curent ) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus searah. Misalnya : elemen

B.Elemen Listrik Elemen listrik adalah sumber arus listrik searah yang

berasal dari reaksi kimia. Ketika digunakan elemen mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Di dalam elemen listrik terdapat elektrolit yang merupakan zat kimia yang dapat menghantarkan arus listrik. Berdasarkan sifat bahan yang digunakan elemen dibedakan menjadi :

1.      Elemen primer adalah elemen yang reaksi kimia didalamnya tidak dapat diperbaharui lagi. Sehingga jika energi listriknya telah habis tidak dapat dimuati lagi atau diisi lagi (sekali pakai). Contoh : elemen volta, elemen daniel, elemen kering (baterai ).

2.   Elemen sekunder adalah elemen yang reaksi kimia di dalamnya dapat diperbaharui sehingga jika energi listriknya telah habis dapat diisi ulang. Contoh : akumulator, sel Nicad. Berdasarkan bentuk bahan elektrolit yang digunakan :

1.         Elemen kering yaitu elemen yang elektrolitnya berupa campuran seperti pasta (kering).

2.         Elemen basah yaitu elemen yang elektrolitnya berupa cairan (basah).

Pada elemen volta, baterai, dan akumulator terdapat tiga bagian utama, yaitu

a.         Anode, elektrode positif yang memiliki potensial tinggi,

b.         Katode, elektrode negatif yang memiliki potensial rendah,

c.         Larutan elektrolit, cairan yang dapat menghantarkan arus listrik.

Untuk lebih memahami prinsip kerja beberapa contoh elektrokimia, ikutilah uraian berikut.

Sumber Arus Listrik pada Elemen Primer, yaitu:

 1. Elemen Volta

Elemen Volta dikembangkan pertama kali oleh Fisikawan Italia bernama Allesandro Volta (1790-1800) dengan menggunakan sebuah bejana yang diisi larutan asam sulfat (H2SO4) dan dua logam tembaga (Cu) dan seng (Zn). Bagian utama elemen Volta, yaitu :

a.         Kutub positif (anode) terbuat dari tembaga (Cu), b.         Kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn), c.         Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4).

Lempeng tembaga memiliki potensial tinggi, sedangkan lempeng seng memiliki potensial rendah. Jika kedua lempeng logam itu dihubungkan melalui lampu, lampu akan menyala. Hal ini membuktikan adanya arus listrik yang mengalir pada lampu. Ketika lampu menyala, larutan elektrolit akan bereaksi dengan logam tembaga maupun seng sehingga menghasilkan sejumlah elektron yang mengalir dari seng menuju tembaga. Adapun, reaksi kimia pada elemen Volta adalah sebagai berikut:

a.         Pada larutan elektrolit terjadi reaksi H2SO4 → 2H+ + SO2–4

b.         Pada kutub positif terjadi reaksi Cu + 2H+ → polarisasi H2

c.         Pada kutub negatif terjadi reaksi Zn + SO4 → ZnSO4+ 2e

Reaksi kimia pada elemen Volta akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen tidak dapat bereaksi dengan tembaga, sehingga gas hidrogen hanya menempel dan menutupi lempeng tembaga yang bersifat isolator listrik. Hal ini menyebabkan terhalangnya aliran elektron dari seng menuju tembaga maupun arus listrik dari tembaga menuju seng. Peristiwa tertutupnya lempeng tembaga oleh gelembung-gelembung gas hidrogen disebut polarisasi. Adanya polarisasi gas hidrogen pada lempeng tembaga menyebabkan elemen Volta mampu mengalirkan arus listrik

hanya sebentar. Tegangan yang dihasilkan setiap elemen Volta sekitar 1,1 volt. Penggunaan larutan elektrolit yang berupa cairan merupakan kelemahan elemen Volta karena dapat membasahi peralatan lainnya.2. Elemen Kering

Elemen kering disebut juga baterai. Elemen kering pertama kali dibuat oleh Leclance. Bagian utama elemen kering adalah :

a.         Kutub positif (anode) terbuat dari batang karbon (C), b.         Kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn), c.         Larutan elektrolit terbuat dari amonium klorida

(NH4Cl), d.        Dispolarisator terbuat dari mangan dioksida (MnO2).

Baterai disebut elemen kering, karena elektrolitnya merupakan campuran antara serbuk karbon, batu kawi, dan salmiak yang berwujud pasta (kering). Batang karbon (batang arang) memiliki potensial tinggi, sedangkan lempeng seng memiliki potensial rendah. Jika kedua elektrode itu dihubungkan dengan lampu maka lampu akan menyala. Hal ini membuktikan adanya arus listrik yang mengalir pada lampu. Ketika lampu menyala, larutan elektrolit akan bereaksi dengan seng. Adapun, reaksi kimia pada batu baterai adalah sebagai berikut :

a.         Pada larutan elektrolit terjadi reaksi Zn + 2NH4Cl → Zn2+ + 2Cl + 2NH3 + H2 (ditangkap

dispolarisasi) b.         Pada dispolarisator terjadi reaksi

       H2 + 2MnO2 → Mn2O3 + H2O

Reaksi kimia pada batu baterai akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen akan ditangkap dan bereaksi dengan dispolarisator yang berupa mangan dioksida (MnO2) menghasilkan air (H2O), sehingga pada batu baterai tidak terjadi polarisasi gas hidrogen yang mengganggu jalannya arus listrik. Bahan yang dapat menghilangkan polarisasi gas hidrogen disebut dispolarisator. Adanya bahan dispolarisator pada batu baterai, menyebabkan arus listrik yang mengalir lebih lama. Setiap batu baterai menghasilkan tegangan 1,5 volt.

Sumber Arus Listrik pada Elemen Sekunder,yaitu:

1. Akumulator

Akumulator sering disebut aki. Elektrode akumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal (Cu) berpori. Bagian utama akumulator, yaitu :

a.         Kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2),

b.         Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb), c.         Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4)

dengan kepekatan 30%.

Proses Pengisian Akumulator

Akumulator termasuk elemen sekunder, sehingga setelah habis dapat diisi kembali. Pengisian akumulator sering disebut penyetruman akumulator. Pada saat penyetruman akumulator terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Perubahan yang terjadi pada anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal dioksida (PbO2). Perubahan pada anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal murni (Pb). Kepekatan asam sulfat akan berubah dari encer menjadi pekat, karena ketika akumulator disetrum terjadi penguapan air. Bagaimanakah cara menyetrum akumulator?

Untuk menyetrum akumulator diperlukan sumber tegangan DC lain yang memiliki beda potensial yang lebih besar. Misalnya akumulator 6 volt kosong harus disetrum dengan sumber arus yang tegangannya lebih dari 6 volt. Kutub - kutub akumulator dihubungkan dengan kutub sumber tegangan. Kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif akumulator. Adapun, kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub negatif akumulator. Rangkaian ini menyebabkan aliran elektron sumber tegangan DC berlawanan dengan arah aliran elektron akumulator.

Elektron - elektron pada akumulator dipaksa kembali ke elektrode akumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi kimia pada kedua elektrodenya. Agar hasil penyetruman akumulator lebih baik, maka arus yang digunakan untuk mengisi kecil dan waktu pengisian lama. Besarnya arus listrik diatur dengan reostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam sulfat, sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam sulfat turun. Oleh sebab itu, perlu ditambah air akumulator kembali.

Susunan akumulator yang akan disetrum (diisi) dalam keadaan masih kosong, yaitu

1. kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbSO4),2. kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (PbSO4),3. larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer.Reaksi kimia saat akumulator diisi, yaitu1. pada elektrolit : H2SO4 →2H+ + SO4 2–2. pada anode : PbSO4 + SO4 2– + 2H2O→ PbO2 + 2H2SO43. pada katode: PbSO4 + 2H+ → Pb + H2SO4Jadi, saat penyetruman akumulator pada prinsipnya

mengubah anode dan katode yang berupa timbal sulfat

 Lempeng timbal dioksida dan timbal murni disusun saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang saling berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda potensial yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt. Dalam kehidupan sehari-hari, ada akumulator 12 volt yang digunakan untuk menghidupkan starter mobil atau untuk menghidupkan lampu sein depan dan belakang mobil.

Akumulator 12 volt tersusun dari 6 pasang sel akumulator yang disusun seri. Kemampuan akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut kapasitas akumulator yang dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). Kapasitas akumulator 50 AH artinya akumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere yang dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali.

2. Battery Charger

Battery charger adalah pengembangan dari baterai sehingga dapat diisi ulang.Nicad / baterry charger menggunakan nikel hidroksida sebagai elektroda negatif dan cadmium sebagai elektroda positif.Dengan demikian nama nicad berasal dari nikel dan cadmium. Diantara kedua elektrode terdapat pasta dari bahan kalium hidroksida sebagai elektrolit. Beda potensial yang dihasilkan oleh sel nicad adalah sekitar 1,2 V.Contoh elemen nikad ini terdapat pada komputer, laptop, telepon genggam, Personal Digital Assistant (PDA), kamera digital, dan kamera genggam. Semua baterai isi ulang (rechargeable ) memiliki sifat pengosongan sendiri ( self discharge ) meski tidak digunakan volume arus akan berkurang antara 10 % sampai 30 % tiap bulan. Sehingga baterai yang terisi penuh akan kosong dengan sendirinya apabila tidak digunakan dalam beberapa bulan.

Untuk mengoptimalkan penggunaan baterai isi ulang ( rechargeable ) supaya dapat mencapai siklus maksimum atau bahkan melebihi siklus maksimum, berikut adalah cara-cara yang dapat diupayakan oleh para operator KRAP :

1.    Selalu mengusahan dan membiasakan untuk mengosongkan baterai sebelum diisi walaupun baterai tersebut berjenis baterai Li-Ion atau baterai Li-Pol. Tujuannya supaya terhindar dari efek memori. Dengan cara mengosongkan hingga batas minimum tegangan baterai atau sel, jangan

kurang dari tegangan minimun tersebut karena jika tidak baterai akan rusak.2.    Selalu menggunakan Charger yang memiliki fungsi penghentian pengisian otomatis pada mode pengisian cepat--kurang dari 4 jam--Fungsi penghentian otomatis ini sangat bermanfaat supaya baterai tidak overcharging yang dapat menyebabkan kerusakan pada baterai.3.    Usahakan tidak meninggalkan baterai pada charger yang masih menyala lebih dari 20 jam. Biasanya bila menggunakan charger dengan mode pengisian standar ( overnight charging ), pada mode ini baterai akan penuh pada kisaran waktu 16 jam. Karena arus yang digunakan untuk mengisi baterai kecil sehingga tidak terlalu membahayakan baterai, tetapi usahakan tidak melebihi 20 jam.4.    Hindari melakukan hubung singkat pada baterai, maksudnya adalah dengan menyatukan kutub positif dan negatif baterai secara langsung menggunakan kabel atau bahan konduktor lainnya.5.    Usahakan tidak menggunakan perangkat elektronika pada mode pengisian ( Charging ), karena baterai akan menggelembung sebagai tanda kemampuannya menurun. Hal ini sering terjadi pada penggunaan HP dan Laptop, Usahakan pada saat mode pengisian ( charging ) perangkat tersebut dalam keadaan non aktif.6.    Khusus untuk baterai NiCd dan baterai NiMH yang baru hendaknya sebelum digunakan dikosongkan terlebih dahulu, kemudian diisi dan digunakan. Sedangkan untuk baterai Li-Ion baterai Li-Pol dapat langsung digunakan atau langsung diisi hingga penuh.7.    Usahakan tidak mengganti-ganti pasangan baterai dengan pasangan baterai yang lain. Pisahkan baterai dari perangkat elektronika dan tempatkan pada tempat yang sejuk dan kering.8.    Apabila baterai akan disimpan dalam waktu lama, sebaiknya baterai dikosongkan dan diisi hingga penuh sebelum disimpan.

Siklus hidup ( life cycle ) baterai isi ulang ( rechargeable ) sangat ditentukan oleh berapa kali beterai tersebut mengalami siklus pengisian dan pengosongan, siklus yang dimaksud tersebut memiliki nilai maksimum yaitu 500 X, apabila sudah melewati batas tersebut maka kemampuan baterai akan mulai

menurun secara drastis dan akhirnya tidak dapat digunakan lagi.

Baterai NiCd menerapkan prinsip elektrokimia, di mana keberadaan zat elektrolit (zat yang mampu menghantarkan listrik, umumnya zat ionik) dan dua elektroda, yang salah satunya berperan sebagai kutub negatif sementara elektroda lain berperan sebagai kutub positif, menyebabkan terjadinya siklus ionik yang menghasilkan arus listrik. Baterai tersebut diberi nama NiCd karena menggunakan elektroda Nikel dalam bentuk Nikel hidrat (NiOOH) dan Cadmium (Cd).            Nikel sendiri merupakan logam berwarna putih-abu, dapat ditempa, elastis, serta memiliki tingkat kekuatan dan resistansi terhadap korosi yang tinggi. Resistansi tersebut sekaligus mengimplikasikan bahwa Nikel memiliki kecenderungan yang relatif rendah untuk mengalami reduksi. Nikel juga merupakan penghantar panas dan listrik yang cukup baik, serta memiliki sifat kemagnetan pada suhu di bawah 345oC. Pada bentuk logam, Nikel tidak reaktif, tidak larut dalam air panas maupun air dingin, ammonia, tidak terpengaruh oleh asam nitrit yang terkonsentrasi, dan basa yang terkonsentrasi. Walau demikian, Nikel larut dalam asam nitrit encer, sedikit larut dalam asam klorida encer, serta asam sulfat encer.            Sementara itu, logam Cadmium memilki warna putih-abu, dapat ditempa, elastis, dan permukaannya memiliki rona kebiruan. Cadmium cukup lunak untuk dipotong dengan menggunakan pisau, dapat larut dalam zat asam, tapi tidak dalam zat basa. Cadmium memiliki banyak kesamaan dengan seng, tapi membentuk lebih banyak senyawa kompleks.            Cadmium memiliki energi potensial reduksi standar (Eo

red) sebesar -0.40 V, sedangkan Eored Nikel  sebesar -0.25 V

(Daftar Eored beberapa zat terlampir). Oleh karena Eo

red Nikel lebih besar (lebih mendekati positif, yang berarti kecenderungan mengalami reduksi lebih besar), maka dalam sistem baterai NiCd, yang menggunakan Nikel dan Cadmium sebagai elektroda, elektroda Nikel akan mengalami reduksi (di sebut sebagai katoda), sedangkan elektroda Cadmium mengalami oksidasi (disebut sebagai anoda), selama reaksi spontan yang menghasilkan listrik (discharge). Selanjutnya, elektroda Nikel akan disebut sebagai elektroda positif, sementara elektroda Cadmium disebut sebagai elektroda negatif. Reaksi kimia yang berlangsung di dalam baterai NiCd

melibatkan air dan zat elektrolit KOH, serta bersifat dapat balik (reversible). Oleh karena itu, baterai dapat ‘diisi ulang’ atau rechargeable, dengan membalik reaksi yang semula mengubah energi kimia menjadi energi listrik, kepada reaksi balikan yakni, mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Pada reaksi balikan, elektroda yang semula mengalami reduksi akan mengalami oksidasi, begitupun sebaliknya untuk elektroda yang semua mengalami oksidasi akan mengalami reduksi. Sehingga, katoda dan anoda berubah pada reaksi kebalikan. Oleh karena itu, penggunaan istilah elektroda positif dan negatif akan memudahkan pemahaman konsep, dari pada menggunakan istilah katoda dan anoda pada mekanisme kerja baterai NiCd.

 Sebelum beranjak lebih lanjut pada mekanisme reaksi kimia dalam baterai NiCd, perlu dipahami terlebih dahulu struktur dan komponen pada baterai NiCd. Berikut ini adalah penampang membujur baterai NiCd. 

Penampang Membujur Baterai NiCd

            Seperti yang terlihat pada Gambar,komponen penyusun baterai NiCd adalah elektroda positif (Nikel hidrat (NiOOH)), elektroda negatif (Cadmium), separator (berserat-serat/fibrous), case (sebagai pelindung baterai), sealing plate (menjaga sistem dari interferensi zat lain seperti CO2,

yang dapat bereaksi dengan 2KOH membentuk K2CO3, dan menyebabkan terbentuknya CdCO3, yang keduanya dapat mengganggu siklus dalam baterai), insulation ring, dan insulation gasket.            Masih sesuai dengan ilustrasi pada Gambar,kedua elektroda dalam baterai NiCd dipisahkan oleh separator yang berserat dan memungkinkan gas untuk melaluinya. Menurut pengamatan Anna Cyganowski pada baterai Sanyo Cadnica KR-1300 SC (1.2 V, 1300 mAh) berusia 10 tahun dengan menggunakan mikroskop optis Leitz perbesaran 3 hingga 25 kali, bahan penyusun separator adalah polypropylene/polyamine, seperti nylon. Berikut adalah gambar baterai NiCd yang telah dibongkar.

Gambar Baterai NiCd yang dibongkar : 1.Case, 2.Separator, 3.Elektroda Positif (Nikel hidrat), 4.Elektroda Negatif (Cadmium) .

            Menurut literatur dari Handbook of Secondary Storage Batteries and Charge Regulators in Photovoltaic Systems, zat elektrolit yang digunakan pada baterai NiCd adalah aqueous KOH dengan konsentrasi 20-34% berat murni KOH. Tetapi, masih berdasarkan pengamatan Anna Cyganowski pada baterai yang sama dengan alat yang sama, zat elektrolit yang ada pada baterai teramati sebagai serbuk padat. Pada penjelasan selanjutnya, keterangan literatur akan digunakan.

            Selama penggunaan baterai sebagai sumber energi listrik bagi berbagai alat elektronik, baterai NiCd melakukan reaksi kimia. Adapun prinsip Elektrokimia yang bekerja adalah bahwa pada baterai terjadi reaksi oksidasi dan reduksi yang menyebabkan pergerakan elektron, sehingga dihasilkan arus listrik. Berikut ini adalah reaksi kimia yang terjadi selama penggunaan baterai (discharge) :Positif (reduksi)          : 2NiOOH + 2H2O + 2e- --> 2Ni(OH)2 + 2OH-

Negatif (oksidasi)       : Cd + 2OH- --> Cd(OH)2 + 2e-

reaksi net ion              : 2NiOOH + 2H2O + Cd  --> 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2            Salah satu karakteristik baterai NiCd adalah bahwa zat elektrolit tidak berperan secara langsung, tapi berperan dalam transportasi OH-. Sementara itu, apabila seluruh NiOOH telah diubah menjadi Ni(OH)2 dan atau seluruh Cd telah menjadi Cd(OH)2maka diperlukan 'pengisian ulang' baterai agar ia dapat digunakan kembali. Hal tersebut dilakukan dengan membalik reaksi melalui pemberian arus listrik (sesuai prinsip elektrolisis, mengubah energi listrik menjadi energi kimia). Ketika arus listrik diberikan, maka elektron akan bergerak menuju kutub baterai yang lebih positif dan menyebabkan reaksi kimia kebalikan sebagai berikut :Negatif (reduksi)         : Cd(OH)2 + 2e-  --> Cd + 2OH-

Positif (oksidasi)         : 2Ni(OH)2 + 2OH-  --> 2NiOOH + 2H2O + 2e-

reaksi net ion               : 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 --> 2NiOOH + 2H2O + Cd            Pengaliran arus listrik memaksa terjadinya oksidasi-reduksi di dalam baterai, sehingga kondisi kembali seperti sebelum digunakan. Tetapi, apabila terjadi overcharge(seluruh Ni(OH)2 dan atau Cd(OH)2 telah diubah menjadi NiOOH dan Cd tetapi arus listrik masih tetap dialirkan), maka arus listrik akan tetap memaksa terjadinya oksidasi dan reduksi, dan reaksi tersebut dilakukan pada air sesuai persamaan berikut :Positif                          : 4OH-  --> O2 + 2H2O + 4e-

Negatif                        : 2H2O + 4e-  --> 2OH- + H2net ion reaction           : 2OH-  --> H2 + O2

            Tetapi, reaksi antara oksigen dan hidrogen dapat menyebabkan ledakan dalam proses pembentukan air dengan ∆E = -285.8 kJ/mol (∆E = perubahan entalpi, tabel entalpi pembentukan beberapa zat terlampir). Oleh karena itu, gas harus dialirkan secara tepat, atau pembentukan salah satu gas harus dicegah. Hal kedualah yang dilakukan para pembuat baterai NiCd, yakni mencegah pembentukan gas Hidrogen. Untuk melakukan hal tersebut, kapasitas elektroda negatif dibuat lebih besar dibandingkan elektroda positif sehingga, elektroda positif akan 'terisi penuh' lebih dahlu dari elektroda negatif.     

Adapun reaksi kimia yang terjadi saat overcharging terjadi pada baterai NiCd sesuai dengan penjelasan sebelunya adalah sebagai berikut :Positif              : 4OH-  --> O2 + 2H2O + 4e-

Negatif            : 2Cd + O2 + 2H2O  --> 2Cd(OH)2 + 4e-  --> 2Cd + 2OH-

          

Gambar Perbandingan kapasitas Elektroda Positif dan negatif Seperti yang ditunjukkan persamaan sebelumnya, gas

oksigen yang dihasilkan elektroda positif kemudian diserap melalui reaksi dengan bagian elektroda negatif yang belum terubah menjadi Cd(OH)2. Sehingga, ledakan yang identik dengan api dan kerusakan dapat dihindari. Selama waktu tertentu, overcharging dapat diatasi melalui cara tersebut, tetapi produksi gas Oksigen di elektroda positif menghasilkan panas yang juga dapat merusak baterai. Jadi, salah satu ciri-ciri overcharging adalah baterai yang sudah memanas, apabila telah parah maka baterai bisa menggelembung. Baterai NiCd sendiri digunakan di berbagai

alat elektronik seperti peralatan yang dikontrol remote, serta beberapa peralatan tanpa kabel yang lain. Kemampuan untuk 'diisi ulang' dan didaur ulang, menjadi salah satu kelebihan baterai NiCd. Apabila dibandingkan dengan baterai Lead-acid, NiCd menghasilkan arus lebih tinggi dan bertahan lebih lama. Tetapi, NiCd menghasilkan arus yang lebih rendah dan memiliki masa pakai yang lebih singkat dibandingkan dengan baterai Ni-Metal hydride dan Li-ion yang kini telah tersedia secara komersial dengan harga lebih rendah. Terlebih lagi, dua baterai tersebut lebih aman, karena diketahui Cadmium merupakan logam berat beracun. Meski demikian, NiCd masih menjadi pilihan untuk menyediakan arus stabil, sebab tidak seperti beberapa baterai lain, arus dari baterai NiCd relatif stabil.            Perkembangan baterai NiCd terjadi secara bertahap. Sejak ditemukan pada tahun 1989 oleh Waldemar Jugner, baterai NiCd mengalami beberapa perkembangan, di antaranya adalah penyegelan baterai secara sempurna, dan pembentukan struktur‘jelly-roll’ atau ‘sweden-roll’ pada baterai. Perkembangan tersebut menunjukkan bahwa peran baterai NiCd cukup diperhitungkan untuk memenuhi berbagai kebutuhan energi listrik manusia.

Tetapi, elektroda Cd telah diketahui menyebabkan memory effect, di mana baterai kehilangan daya lebih cepat dari yang diperkirakan. Pengamatan melaluiscanning electron microscope (SEM) menunjukkan bahwa terdapat perbedaan struktur elektroda negatif pada baterai sebelum pemakaian dan setelah penggunaan dalam jangka panjang (gambar terlampir). Hal tersebut terjadi karena terbentuknya kristal Cd dengan ukuran yang lebih besar pada elektroda baterai setelah pengunaan, dibandingkan dengan elektroda pada baterai ketika belum digunakan. Oleh karena itu, luas kontak elektroda dan zat elektrolit menurun, sehingga total tegangan yang dihasilkan menurun pula.

Efek tersebut diakibatkan beberapa hal, tiga di antaranya adalah ‘presentasi pengisian ulang baterai’ yang rendah, elektroda negatif kekurangan zat pengembang (expander, sejenis massa besi) yang dapat membantu mempertahankan struktur elektroda, serta fase yang dialami elektroda negatif,

yakni mengalami transisi sebagai logam Cd dan sebagai Cd(OH)2. Transisi tersebut dapat memicu pembentukan kristal apabila tidak terdapat expander. Tetapi, hal utama yang menyebabkan pembentukan kristal adalah bahwa Cadmium ternyata dapat membentuk senyawa intermetallicdengan Ni yang banyak terdapat pada baterai NiCd jenis sintered plate (jenis baterai yang elektroda negatif maupun positifnya dibuat dengan menuangkan gabungan partikel serbuk Ni, bukan lelehan, ke atas lembaran material aktif yang kemudian secara kimiawi diresapi, sehingga dihasilkan matriks dengan porositas lebih dari 80%). Senyawa tersebut di antaranya adalah Ni2Cd5 dan Ni5Cd21. Baterai NiCd jenis lain tidak membentuk senyawa tersebut.