SKRIPSI
GAMA POWERBATIK: INOVASI POWER BANK MURAH
BERBASIS BATERAI ISI ULANG NI-MH (NIKEL METAL HIDRIDA)
GAMA POWERBATIK: CHEAP POWER BANK INNOVATION
BASED NI-MH (NICKEL METAL HYDRIDE)
RECHARGEABLE BATTERIES
LINTANG WISESA ATISSALAM
10/300414/PA/13247
PROGRAM STUDI FISIKA
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014
SKRIPSI
GAMA POWERBATIK: INOVASI POWER BANK MURAH
BERBASIS BATERAI ISI ULANG NI-MH (NIKEL METAL HIDRIDA)
GAMA POWERBATIK: CHEAP POWER BANK INNOVATION
BASED NI-MH (NICKEL METAL HYDRIDE)
RECHARGEABLE BATTERIES
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Derajat
Sarjana Sains Ilmu Fisika
LINTANG WISESA ATISSALAM
10/300414/PA/13247
PROGRAM STUDI FISIKA
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014
i
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa di dalam naskah skripsi ini tidak
memuat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu
Perguruan Tinggi. Dan sepengetahuan saya, naskah ini juga tidak menjiplak karya
dan pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh pihak lain, kecuali yang
secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 30 Juni 2014
Lintang Wisesa Atissalam
iii
Karya ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua dan seluruh keluarga
besar yang selama ini selalu memberikan inspirasi, motivasi, cinta tulus dari hati
serta kasih sayang tanpa henti bagi penulis. Tak lupa pula penulis persembahkan
karya ini bagi segenap putra-putri terbaik bangsa di almamater tercinta,
Universitas Gadjah Mada.
iv
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia
mendapat pahala dari kebaikan yang diusahakannya, dan ia mendapat siksa dari
kejahatan yang dikerjakannya.”
Q.S. Al-Baqarah (2): 286
“Tiada manusia yang diciptakan dalam kegagalan. Yang ada hanyalah mereka
yang gagal mengetahui potensi diri dan gagal merancang kesuksesannya. Tiada
yang lebih berat dalam timbangan Allah pada hari akhir, selain taqwa dan akhlaq
mulia, seperti wajah penuh senyum serta tidak menyakiti sesama.”
H.R. Tirmidzi
“Kiat sukses dengan 7B: 1) beribadah dengan benar & istiqomah, 2) berakhlaq
terpuji, 3) belajar & berlatih terus-menerus, 4) bekerja dengan cerdas & ikhlas,
5) bersahaja dalam hidup, 6) bantu sesama, dan 7) bersihkan hati selalu.”
K.H. Abdullah Gymnastiar (Aa Gym)
v
KATA PENGANTAR
Pertama-tama, rasa syukur kami panjatkan kepada Allah S.W.T Rabb
semesta alam, atas anugerah rahmat, hidayah, kasih dan sayang-Nya sehingga
penulis dapat menyusun tugas akhir ini dengan lancar, tanpa suatu rintangan
berarti. Shalawat serta salam kami haturkan kepada insan teladan, Rasulullah
Muhammad S.A.W, atas perjuangan beliau menebar rahmat bagi umat manusia.
Hari demi hari, teknologi mobile semakin berkembang. Di Indonesia, saat
ini tercatat 41,3 juta orang sudah menggunakan teknologi smartphone dan 6 juta
orang aktif menggunakan tablet. Rata-rata orang Indonesia pun menggunakan
smartphone tiga kali lipat lebih lama dibandingkan pengguna di Amerika Serikat.
Maraknya aktivitas yang bergantung pada gadget, jelas berdampak langsung
terhadap konsumsi energi baterai pada gadget yang lebih besar. Keberadaan
baterai Li-ion berkapasitas besar pun ternyata belum cukup untuk memenuhi
kebutuhan penggunanya saat sedang berada di luar rumah, jauh dari sumber listrik
atau saat sedang melakukan perjalanan panjang. Sehingga dibutuhkan sumber
pengisian baterai yang portabel dan fleksibel. Dewasa ini di pasaran telah beredar
power bank, piranti yang mampu menjawab persoalan terebut. Hanya saja
mayoritas power bank masih dibanderol dengan harga yang cukup tinggi.
Naskah tugas akhir ini menyajikan inovasi pembuatan power bank murah
berbasis baterai isi ulang Ni-MH (nikel metal hidrida) yang diberi nama Gama
Powerbatik. Inovasi ini diharapkan mampu menghadirkan produk power bank
yang murah, mudah dikembangkan serta memiliki potensi di bidang usaha.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapatkan
arahan, bantuan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Drs. Pekik Nurwantoro, M.S., Ph.D selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.
2. Dr. Mitrayana, S.Si., M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.
3. Dr. Arief Hermanto, S.U., M.Sc selaku Ketua Program Studi Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.
vi
4. Dr. Guntur Maruto selaku Dosen Pembimbing Akademik penulis.
5. Drs. Wagini, M.S., selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang berkenan
meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam penyelesaian tugas akhir ini.
6. Drs. Bambang Murdaka Eka Jati, M.S dan Ikhsan Setiawan, S.Si, M.Si selaku
dosen penguji skripsi yang penulis hormati.
7. Segenap dosen pengajar dan civitas akademika FMIPA UGM, khususnya di
lingkungan Program Studi Fisika, Jurusan Fisika FMIPA UGM.
8. Rekan-rekan mahasiswa Fisika FMIPA UGM angkatan 2010.
9. Kedua orang tua, kedua adik dan keluarga besar yang senantiasa memberikan
motivasi serta inspirasi bagi penulis.
10. Seluruh siswa-siswi anggota Karya Ilmiah Remaja dan Palang Merah Remaja
SMK Negeri 1 Depok yang turut memberi dukungan serta membantu
pelaksanaan penelitian.
Tiada gading yang tak retak. Tiada pula manusia yang sempurna. Maka
dari itu penulis memohon maaf apabila dalam pembuatan karya ini terdapat
kesalahan dan kekhilafan. Kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi
penyempurnaan karya ini lebih lanjut. Semoga inovasi sederhana ini dapat
bermanfaat dalam meningkatkan daya saing anak bangsa.
Yogyakarta, 30 Juni 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL............................................................................................. i
HALAMAN PENGESAHAN............................................................................... ii
PERNYATAAN.................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR........................................................................................... vi
DAFTAR ISI.........................................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR............................................................................................. x
DAFTAR TABEL................................................................................................. xi
INTISARI.............................................................................................................. xii
ABSTRACT..........................................................................................................xiii
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Permasalahan........................................................................ 6
1.3 Tujuan................................................................................................... 6
1.4 Manfaat................................................................................................. 6
BAB II DASAR TEORI........................................................................................ 7
2.1 Baterai...................…............................................................................ 7
2.1.1 Konstruksi.................................................................................... 7
2.1.2 Sistem kerja................................................................................ 7
2.1.3 Jenis dan spesifikasi.................................................................... 8
2.1.4 Kapasitas baterai......................................................................... 9
2.2 Baterai Gadget Li-ion........................................................................... 10
2.2.1 Konstruksi.................................................................................... 10
2.2.2 Sistem kerja................................................................................. 11
2.3 Power Bank Li-Po................................................................................. 12
2.3.1 Konstruksi.................................................................................... 13
2.3.2 Sistem kerja................................................................................. 13
2.4 Baterai Ni-MH...................................................................................... 15
2.4.1 Konstruksi.................................................................................... 15
2.4.2 Sistem kerja................................................................................. 15
viii
2.5 Rangkaian Listrik Sederhana................................................................ 17
2.5.1 Rangkaian seri............................................................................. 17
2.5.2 Rangkaian paralel........................................................................ 17
2.6 Hambatan Dalam................................................................................... 18
BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 19
3.1 Metode Penelitian................................................................................. 19
3.2 Tempat dan Waktu................................................................................ 19
3.3 Alat dan Bahan...................................................................................... 19
3.4 Tahapan Penelitian................................................................................ 20
3.4.1 Pembuatan rangkaian elektronik................................................ 20
3.4.2 Penentuan spesifikasi.................................................................. 21
3.4.3 Pengujian proses discharging...................................................... 21
3.4.4 Pengujian proses recharging....................................................... 21
3.4.5 Penyempurnaan tampilan........................................................... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................... 22
4.1 Spesifikasi Produk.................................................................................. 22
4.2 Hasil Uji Discharging............................................................................ 28
4.3 Hasil Uji Recharging............................................................................. 29
4.4 Analisis Nilai Ekonomi.......................................................................... 29
BAB V PENUTUP................................................................................................ 31
5.1 Kesimpulan............................................................................................ 31
5.2 Saran....................................................................................................... 31
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 32
LAMPIRAN 1: Hasil Pengujian Tegangan ( )..................................................... 33
LAMPIRAN 2: Hasil Pengujian Arus Listrik Output ( )................................. 34
LAMPIRAN 3: Hasil Pengujian Proses Discharging........................................... 35
LAMPIRAN 4: Hasil Pengujian Proses Recharging............................................. 36
LAMPIRAN 5: Dokumentasi................................................................................ 36
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Persentase pengguna gadget di beberapa negara............................. 2
Gambar 1.2 Power bank dan kabel konektornya................................................. 3
Gambar 1.3 Varian ukuran baterai isi ulang Ni-MH........................................... 4
Gambar 1.4 Konsep inovasi power bank dari baterai AA Ni-MH...................... 5
Gambar 2.1 Sistem kerja baterai sederhana......................................................... 8
Gambar 2.2 Skema elektrokimia baterai Li-ion................................................... 12
Gambar 2.3 Skema elektrokimia baterai Li-Po.................................................... 14
Gambar 2.4 Skema elektrokimia baterai Ni-MH................................................. 16
Gambar 2.5 Rangkaian listrik sederhana berhambatan dalam............................. 18
Gambar 3.1 (a) Skema dan (b) diagram blok Gama Powerbatik......................... 20
Gambar 4.1 (a) Prototipe Gama Powerbatik dan (b) uji penggunaannya............ 22
Gambar 4.2 Grafik tegangan listrik (V) Gama Powerbatik selama 120 menit
dengan variasi merk baterai Ni-MH...................................................................... 23
Gambar 4.3 Grafik range tegangan listrik (V) Gama Powerbatik dengan
variasi merk baterai Ni-MH................................................................................... 23
Gambar 4.4 Grafik arus listrik (mA) Gama Powerbatik selama 120 menit
dengan variasi merk baterai Ni-MH...................................................................... 24
Gambar 4.5 Grafik range arus listrik (mA) Gama Powerbatik dengan variasi
merk baterai Ni-MH.............................................................................................. 24
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis dan spesifikasi beberapa macam baterai...................................... 9
Tabel 4.1 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.000 mAh............................................ 25
Tabel 4.2 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.300 mAh............................................ 26
Tabel 4.3 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.700 mAh............................................ 26
Tabel 4.4 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.800 mAh............................................ 27
Tabel 4.5 Spesifikasi Gama Powerbatik 4.700 mAh............................................ 27
Tabel 4.6 Periode rata-rata pengisian baterai gadget (menit)............................... 28
Tabel 4.7 Frekuensi rata-rata pengisian baterai gadget (kali).............................. 28
Tabel 4.8 Periode rata-rata pengisian Gama Powerbatik (menit)......................... 29
Tabel 4.9 Biaya produksi Gama Powerbatik per unit........................................... 29
Tabel 4.10 Perbandingan harga dan fitur power bank di pasaran......................... 30
xi
INTISARI
GAMA POWERBATIK: INOVASI POWER BANK MURAH
BERBASIS BATERAI ISI ULANG NI-MH (NIKEL METAL HIDRIDA)
Lintang Wisesa Atissalam
NIM. 10/300414/PA/13247
Telah dilakukan penelitian tentang inovasi pembuatan Gama Powerbatik, power
bank murah berbasis baterai isi ulang Ni-MH (nikel metal hidrida). Baterai Ni-
MH dipilih karena secara konsep memiliki kesesuaian nilai tegangan yang dapat
menghantarkan arus ke baterai gadget, serta dapat pula menerima hantaran arus
dari adaptor 5 V. Penelitian menggunakan metode kuantitatif eksperimen, dengan
pelaksanaan sejak awal Desember 2013 hingga Juni 2014. Spesifikasi Gama
Powerbatik yang berhasil dibuat memiliki dimensi 65 60 20 mm dengan
tegangan output ( ) rerata 4,82 4,84 V, arus output ( ) antara 200-300
mA, dengan 5 varian kapasitas ( ): 1.900, 2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh,
serta dilengkapi label produk bercorak batik untuk setiap varian kapasitas. Hasil
analisis harga power bank di pasaran dapat disimpulkan bahwa biaya produksi
Gama Powerbatik tergolong murah dan berpotensi untuk dipasarkan, terutama
produk berkapasitas 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh.
Kata Kunci: baterai, Li-ion, Ni-MH, power bank.
xii
ABSTRACT
GAMA POWERBATIK: CHEAP POWER BANK INNOVATION
BASED NI-MH (NICKEL METAL HYDRIDE) RECHARGEABLE BATTERIES
Lintang Wisesa Atissalam
10/300414/PA/13247
The research about cheap power bank innovation based Ni-MH (nickel metal
hydride) rechargeable batteries named Gama Powerbatik has been done since
December, 2013, until June, 2014. Ni-MH battery was chosen because of value of
its voltage between 3.7 and 5 V, so it could transferred current to gadget and also
received current from adaptor. The spesifications of Gama Powerbatik are
described as following: dimension 65 60 20 mm, average output voltage ( ) 4.82-4.84 V, output current ( ) between 200-300 mA, variant capacity
( ): 1,900; 2,300; 2,700; 2,800 and 4,700 mAh, also it’s labeled with various
batik pattern for every capacity. Its inexpensive price make these products have a
good market potential, especially for capacities of 2,700; 2,800 and 4,700 mAh.
Keywords: battery, Li-ion, Ni-MH, power bank.
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejak listrik ditemukan dan digunakan secara praktis pada pertengahan
abad ke-18, kehidupan manusia hingga saat ini semakin bergantung pada
listrik dan perangkat elektronik. Teknologi sumber listrik pun semakin
berkembang, hingga ditemukannya sel kering baterai sebagai sumber listrik
yang murah, mudah dan fleksibel penggunaannya.
Teknologi sel kering diawali dengan penemuan baterai sel volta pada
tahun 1800 oleh Alessandro Volta. Ia menemukan bahwa arus listrik kontinyu
dapat dihasilkan dengan menggunakan elektrolit tertentu sebagai penghantar
untuk memicu reaksi antara logam dan elektroda. Pada tahun 1836, ahli kimia
Inggris, John F. Daniel, mengembangkan baterai elektrokimia sel primer yang
menghasilkan arus listrik lebih stabil dibandingkan baterai sel volta. Sel
primer ini kemudian dikembangkan pada tahun 1859 oleh fisikawan Perancis,
Gaston Plante, menjadi sel sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable
battery). Empat puluh tahun kemudian di Swedia, Waldemar Jungner
menciptakan baterai Ni-Cd (nikel kadmium) yang memakai nikel sebagai
elektroda positif dan kadmium sebagai elektroda negatif. Baterai Ni-Cd mulai
diproduksi massal dan dipasarkan pada tahun 1946 (Hamilton, 2003). Sejak
saat itu produk baterai sekunder pun bermunculan dengan beragam
spesifikasinya, mulai dari baterai Li-ion/lithium ion (1960), baterai Ni-
MH/nikel metal hidrida (1980) dan baterai Li-Po/lithium polimer (1996).
Perkembangan teknologi sel kering baterai pun masih berlangsung hingga
saat ini, terutama demi memenuhi kebutuhan energi perangkat elektronik
mobile yang marak digunakan oleh masyarakat modern.
Seiring berjalannya waktu, dunia masa kini telah dipenuhi dengan
beragam perangkat elektronik mobile (gadget) berukuran mini nan mutakhir
yang menunjang aktivitas manusia modern. Mulai dari personal computer,
laptop, netbook, notebook, tablet, e-book reader, mobile phone, smartphone
dan beragam gadget lainnya. Penggunaan gadget pun seakan-akan telah
menjadi kebutuhan pokok dalam komunikasi masyarakat masa kini. Menurut
penelitian lembaga riset global Nielsen yang dirilis Februari 2013, lebih dari
80% penduduk di Australia, Brazil, China, India, Italia, Rusia, Korea Selatan,
Inggris dan Amerika Serikat, aktif menggunakan perangkat gadget.
Gambar 1.1 Persentase pengguna gadget di beberapa negara.
Sumber: Nielsen (2013)
Sementara di Indonesia, saat ini tercatat 41,3 juta orang sudah
menggunakan teknologi smartphone dan 6 juta orang menggunakan tablet.
Angka ini didapatkan dari hasil studi Yahoo dan Mindshare bertajuk “Getting
Mobile Right” yang dirilis pada Oktober 2013. Pihak Yahoo dan Mindshare
juga memprediksi bahwa di tahun 2017 mendatang, akan ada sekitar 103,7
juta pengguna smartphone dan 16,2 juta pengguna tablet di Tanah Air.
Keterjangkauan harga, beragamnya pilihan dan kemudahan akses internet
menjadi beberapa faktor yang membuat pertumbuhan smartphone di
Indonesia akan semakin tinggi dalam beberapa tahun ke depan.
Tingginya jumlah pengguna gadget akan diikuti pula dengan
peningkatan aktivitas harian yang bergantung pada gadget. Hasil riset Nielsen
berjudul “Indonesia Smartphone Consumer Insight” yang dirilis Mei 2013
menunjukkan bahwa setiap harinya, rata-rata orang Indonesia menggunakan
86% 84% 89%
81%
97% 98% 99% 97% 94%
Australia Brazil China India Italia Russia Korea
Selatan
Inggris Amerika
Serikat
Per
sen
tase
Pen
du
du
k
Negara
Persentase Pengguna Gadget di Beberapa Negara
2
smartphone tiga kali lipat lebih lama dibandingkan pengguna di Amerika,
yakni sekitar 189 menit per hari. Aktivitas penggunaan gadget tertinggi yaitu
untuk keperluan chatting dengan persentase mencapai 90%, disusul browsing
(71%), jejaring sosial (64%), akses forum dan blogging (41%), App Store
(32%), video on demand (27%), sharing konten (26%), hiburan (25%),
jurnalistik pemberitaan (24%) dan surat-menyurat elektronik (17%).
Banyaknya aktivitas yang bergantung pada gadget, baik smartphone
maupun tablet, jelas berdampak langsung terhadap konsumsi energi baterai
gadget yang lebih besar. Oleh sebab itu, banyak vendor gadget yang
menyediakan baterai Li-ion dengan kapasitas yang cukup besar. Namun
keberadaan baterai Li-ion berkapasitas besar ternyata belum cukup untuk
memenuhi kebutuhan penggunanya saat sedang berada di luar rumah, jauh
dari sumber listrik atau saat sedang melakukan perjalanan panjang. Sehingga
dibutuhkan sumber pengisian baterai yang portabel dan fleksibel.
Adalah power bank, portabel charger yang berfungsi menyimpan dan
mentransfer arus untuk mengisi ulang baterai Li-ion pada gadget. Power bank
umumnya tersusun atas material Li-Po (lithium polimer) yang dapat diisi
ulang, sekaligus mengisi ulang baterai gadget.
Gambar 1.2 Power bank dan kabel konektornya.
Sumber: mtgroupmt.com (2013)
Kapasitas power bank biasanya dinyatakan dalam satuan mAh (mili
Ampere hour). Semakin besar nilai mAh-nya, maka frekuensi penggunaan
power bank akan semakin tinggi. Sebagai contoh hitungan kasar, power bank
3
berkapasitas 12.000 mAh dapat digunakan untuk mengisi baterai Li-ion
gadget yang berkapasitas 2.000 mAh sebanyak enam kali. Walaupun pada
kenyataannya tidak demikian, dikarenakan ada faktor-faktor lain yang
mempengaruhi proses pengisian.
Penggunaan power bank sangatlah mudah, pengguna hanya perlu
mengisi arus ke alat ini hingga penuh, selanjutnya saat baterai gadget mulai
melemah dan di sekitar pengguna tidak ada sumber listrik, power bank dapat
dimanfaatkan untuk mengisi baterai gadget tersebut. Dengan demikian,
sebenarnya prinsip kerja power bank sama dengan sel kering baterai sekunder
yang dapat diisi ulang (rechargeable battery) dan telah beredar di pasaran.
Hanya saja, mayoritas power bank masih dibanderol dengan harga tinggi.
Sel kering baterai isi ulang di pasaran tersedia dalam berbagai ukuran,
mulai dari ukuran AA, AAA, SC, C, D dan 9 V. Material yang digunakan pun
beragam, kebanyakan berupa Ni-MH (nikel metal hidrida) yang berkapasitas
hingga 5.000 mAh.
Gambar 1.3 Varian ukuran baterai isi ulang Ni-MH.
Sumber: made-in-china.com (2013)
Maka dari itu dalam penulisan tugas akhir ini akan dibahas inovasi
pembuatan portabel charger berbasis baterai AA isi ulang Ni-MH. Baterai AA
Ni-MH dipilih karena secara konsep, kesesuaian nilai tegangannya dapat
menghantarkan arus ke baterai Li-ion gadget, serta dapat pula menerima
hantaran arus dari adaptor 5 V. Umumnya baterai Li-ion pada gadget
4
memiliki tegangan 3,7 V dan adaptor memiliki output tegangan 5 V.
Sementara empat buah baterai Ni-MH yang disusun seri memiliki tegangan
sekitar 4,8 V (tegangan satu baterai Ni-MH sebesar 1,2 V). Sehingga ketika
pengisian baterai gadget, arus dapat mengalir dari rangkaian seri empat buah
baterai Ni-MH (4,8 V) ke baterai gadget (3,7 V). Pun saat pengisian baterai
Ni-MH, arus dapat mengalir dari adaptor (5 V) ke rangkaian seri empat buah
baterai Ni-MH (4,8 V). Konsep ini sesuai teori dasar bahwa arus akan
mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Ilustrasinya ditampilkan
pada Gambar 1.4 berikut.
Gambar 1.4 Konsep inovasi power bank dari baterai AA Ni-MH.
Keuntungan dari inovasi pemanfaatan baterai AA Ni-MH sebagai
material portabel charger di antaranya dari segi ekonomi, biaya produksinya
bisa jadi lebih murah, terutama jika menggunakan baterai AA Ni-MH
keluaran China yang memiliki kapasitas cukup tinggi dengan harga yang
murah. Selain itu, jika portabel charger berbasis baterai AA Ni-MH kehabisan
daya dan pengguna tidak sempat mengisinya, maka baterai Ni-MH tersebut
dapat diganti sementara dengan baterai AA primer seperti baterai alkaline
ataupun seng-karbon (Zn-C) yang biasa dijual di pasaran.
Karya inovatif yang sederhana ini dimungkinkan untuk menjadi produk
usaha di bidang teknologi, sehingga perlu dikemas dan diteliti lebih lanjut di
masa mendatang. Penulis memberikan nama produk ini Gama Powerbatik,
dengan desain kemasan batik khas Indonesia yang mendunia. Gama
Powerbatik dirancang dengan 5 variasi corak batik yang juga mencerminkan
besar kapasitas masing-masing power bank. Gama Powerbatik akan dibuat
dengan beberapa variasi kapasitas produk, mulai dari 2.000, 2.300, 2.700,
2.800 dan 4.700 mAh, sesuai dengan ketersediaan baterai Ni-MH di pasaran.
5
1.2 Rumusan Permasalahan
Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah yang diangkat
dalam penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Bagaimanakah proses pembuatan power bank Gama Powerbatik berbasis
baterai AA Ni-MH?
2. Bagaimanakah pula spesifikasi dan uji efektifitas penggunaannya, dengan
variasi baterai sumber dan gadget yang diujikan?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Merumuskan proses pembuatan power bank Gama Powerbatik berbasis
baterai AA Ni-MH.
2. Mengetahui spesifikasi dan efektifitas penggunaan produk ini, dengan
variasi baterai sumber dan gadget yang diujikan.
1.4 Manfaat
Manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Diharapkan dengan karya ini akan semakin meningkatkan semangat
berkarya di kalangan mahasiswa, khususnya bagi perkembangan teknologi
inovatif yang murah dan sederhana.
2. Bagi masyarakat, karya inovatif ini diharapkan mampu menjawab
kebutuhan akan perangkat power bank atau portabel charger yang murah
dan mudah dikembangkan secara mandiri.
3. Bagi pemerintah, semoga karya ini dapat berperan serta dalam
meningkatkan daya saing anak bangsa di bidang industri dan teknologi.
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Baterai
2.1.1 Konstruksi
Baterai merupakan sumber lisrik elektrokimia yang tersusun atas
komponen utama berupa elektroda positif (katoda), elektroda negatif
(anoda) dan elektrolit. Pada baterai, katoda adalah kutub elektroda
dalam sel elektrokimia yang terpolarisasi jika kutub ini bermuatan
positif, sehingga gerakan elektron akan masuk melalui katoda. Artinya,
arus listrik akan mengalir keluar dari katoda. Sementara anoda
kebalikan dari katoda, yakni sebagai kutub negatif elektroda. Medium
perantara antara katoda dan anoda berupa elektrolit, yang merupakan
konduktor elektrik. Hingga saat ini, baterai telah diproduksi dan
dikemas dalam berbagai varian ukuran dan material (Ross, 2010).
2.1.2 Sistem kerja
Cara kerja baterai secara internal terjadi dalam sebuah lapisan
pelindung logam plastik. Dalam kasus ini, katoda terhubung ke terminal
positif, dan anoda terhubung ke terminal negatif. Sebuah separator
(pemisah) menjadi penghalang antara katoda dan anoda, mencegah
elektroda agar tidak saling sentuh sembari membiarkan muatan listrik
mengalir bebas di antara elektroda. Media yang memungkinkan muatan
listrik mengalir antara katoda dan anoda dikenal sebagai elektrolit.
Proses baterai menghasilkan listrik dijabarkan sebagai berikut.
Ketika beban melengkapi rangkaian antara dua terminal, baterai
menghasilkan listrik melalui serangkaian reaksi reduksi dan oksidasi
antara anoda, katoda dan elektrolit. Anoda mengalami reaksi oksidasi di
mana dua atau lebih ion (atom atau molekul bermuatan listrik) dari
elektrolit bergabung dengan anoda, menghasilkan senyawa dan
melepaskan satu atau lebih elektron. Pada saat yang sama, katoda
mengalami reaksi reduksi, di mana zat katoda, ion dan elektron bebas
bergabung untuk membentuk senyawa. Intinya, reaksi di anoda
menghasilkan elektron, dan reaksi di katoda menyerap elektron.
Pergerakan elektron dari anoda ke katoda ini akan menghasilkan arus
listrik, yang perambatannya berlawanan arah dengan pergerakan
elektron. Baterai akan terus menghasilkan listrik sampai salah satu atau
kedua elektroda kehabisan reaktan (Ross, 2010).
Gambar 2.1 Sistem kerja baterai sederhana.
Sumber: Ross (2010)
2.1.3 Jenis dan spesifikasi
Secara umum baterai dibedakan menjadi dua jenis, yakni baterai
primer dan baterai sekunder. Baterai primer dapat mengubah energi
kimia menjadi energi listrik, namun sifatnya irreversible (tak balik).
Sehingga ketika reaktan dalam baterai habis, baterai sudah tidak dapat
dipergunakan kembali. Sementara baterai sekunder merupakan baterai
yang reaksinya bolak-balik (reversible), sehingga dapat diisi ulang
8
kembali (rechargeable). Spesifikasi baterai primer dan sekunder yang
dapat ditemui di pasaran ditampilkan pada Tabel 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Jenis dan spesifikasi beberapa macam baterai.
Sumber: berbagai sumber (2014)
2.1.4 Kapasitas baterai
Kapasitas baterai (C) sebenarnya adalah banyaknya muatan (q)
yang disimpan baterai, yang besarnya ditentukan oleh beragam faktor
terutama material aktif yang terkandung dalam baterai. Kapasitas
baterai dapat dinyatakan dalam satuan muatan, yakni Coulomb (C).
Namun pada umumnya kapasitas baterai dinyatakan dalam satuan mili
ampere-jam (mAh), yang juga menunjukkan arus output dan lama
waktu penggunaan. Secara matematis, 1 mAh setara dengan 3,6 C yang
didapatkan dari kaitan . Kapasitas baterai didefinisikan sebagai
besarnya arus yang dikeluarkan baterai selama selang waktu tertentu.
Material Anoda (-) Katoda (+) Tegangan (V) Jenis
Zinc-Carbon Zn C 1,6 Primer
Alkaline Zn MnO2 1,5 Primer
Lithium-Carbon Li (CF)n 3,6 Primer
Lithium-Oxide Li CrO2 3,8 Primer
Mercury Oxide Zn HgO 1,3 Primer
Zinc-Air Zn O2 1,6 Primer
Silver-Oxide Zn Ag2O 1,8 Primer
Magnesium Mg MnO2 2,0 Primer
Ni-Cd Cd NiOOH 1,2 Sekunder
Lead Acid Pb PbO2 2,1 Sekunder
Ni-MH MH NiOOH 1,2 Sekunder
Ni-Zn Zn NiOOH 1,6 Sekunder
Ag-Zn Zn AgO 1,5 Sekunder
Li-ion C6 LiCoO2 3,7 Sekunder
9
Jika suatu sumber listrik memiliki arus listrik I (A), koefisien Peukert
dari bahan sebesar k (di mana ) dan digunakan selama
waktu t (jam), maka besarnya nilai kapasitas baterai secara matematis
dirumuskan oleh Hukum Peukert berikut (Quest, 2004).
Kapasitas baterai pun dapat dinyatakan dalam besaran energi (E)
yang bersatuan joule (J) atau watt-jam (Wh). Di mana 1 Wh setara
dengan 3,6 J, didapatkan dari kaitan . Besarnya energi dapat
diperkirakan dengan mengalikan kapasitas muatan (C) dengan tegangan
baterai (V), yang dirumuskan sebagai berikut.
2.2 Baterai Gadget Li-Ion
Baterai Li-ion (lithium ion) merupakan salah satu jenis baterai sekunder
isi ulang. Baterai Li-ion pertama kali ditemukan oleh Whittingham pada
tahun 1960. Baterai Li-ion merupakan jenis baterai yang paling populer untuk
peralatan elektronik mobile saat ini, karena memiliki kepadatan energi
terbaik, memiliki faktor kehilangan daya yang kecil dan tanpa memory effect
(Ladyada, 2013).
2.2.1 Konstruksi
Awal penemuannya, baterai Li-ion menggunakan titanium (II)
sulfida sebagai katoda dan lithium sebagai anoda. Kini, tiga elemen
yang berperan dalam proses discharge dan recharge yaitu elektroda
positif yang mengandung LiCoO2, elektroda negatif dari karbon grafit
(C6), dan separator dari lapisan tipis plastik yang dapat dilalui ion-ion.
Elektroda baterai Li-ion terbuat dari karbon dan oksida lithium. Bahan
pembuat anoda sebagian besar merupakan grafit, sedangkan katoda
dapat terbuat dari lithium kobalt oksida (LiCoO2), lithium besi fosfat
(LiFePO4) atau lithium oksida mangan (LiMn2O4). Elektrolit yang
umum digunakan adalah garam lithium, seperti lithium
10
(1)
(2)
hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4) atau
lithium perklorat (LiClO4) yang dilarutkan dalam pelarut organik
seperti etilen karbonat, dimetil karbonat atau berupa dietil karbonat
(Ladyada, 2013).
2.2.2 Sistem kerja
Dalam baterai Li-ion, ion litium bergerak dari elektroda negatif ke
elektroda positif saat dilepaskan, dan kembali saat diisi ulang. Pada
proses discharge (saat pemakaian), Li+ ion bergerak dari negatif ke
positif melalui separator, sehingga elektron bergerak dengan arah yang
sama. Aliran elektron inilah yang menghasilkan arus dan energi listrik.
Reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut.
Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat proses
discharging (penggunaan) adalah sebagai berikut.
Elektroda (+)
Elektroda (-)
Reaksi total
Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat proses
recharging (pengisian kembali) adalah sebagai berikut.
Elektroda (+)
Elektroda (-)
Reaksi total
dengan x adalah jumlah ion lithium yang berpindah.
11
Gambar 2.2 Skema elektrokimia baterai Li-ion.
Sumber: m.portal.paseban.com (2014)
Karakteristik kimiawi, kinerja, biaya dan jenis Li-ion cenderung
bervariasi. Barang elektronik mobile biasanya memakai Li-ion berbasis
lithium kobalt oksida (LiCoO2) yang memiliki kepadatan energi tinggi,
namun terkadang mudah meledak. Lithium besi fosfat (LiFePO4) dan
lithium mangan oksida (LiMn2O4) memiliki kepadatan energi yang
lebih rendah dari LiCoO2, tetapi lebih tahan lama dan keamanannya
lebih terjamin.
2.3 Power Bank Li-Po
Power bank adalah perangkat portabel charger yang berfungsi sebagai
penyimpan energi yang dapat digunakan untuk mengisi kembali baterai
lithium ion (Li-ion) pada gadget elektronik saat kondisi baterai lemah. Power
bank amat berguna jika pengguna sama sekali tidak menemukan terminal
listrik PLN untuk mengisi baterai gadget. Inovasi power bank memang
khusus diperuntukkan bagi orang-orang lapangan dan kalangan pelancong
yang gemar mengadakan perjalanan jauh. Bentuk dan ukurannya pun relatif
12
kecil, sehingga sangat mudah untuk diselipkan di antara barang bawaan atau
sekadar dimasukkan ke dalam saku pengguna.
Power bank mampu menyimpan energi dalam jumlah yang cukup
banyak, sehingga mampu digunakan untuk beberapa kali pengisian gadget,
tentunya tergantung pada kapasitas dan kualitasnya. Setelah energi dalam
power bank habis untuk mengisi baterai gadget, perangkat elektronik ini juga
harus diisi kembali melalui terminal listrik PLN. Power bank bisa digunakan
untuk berbagai jenis perangkat mobile yang menggunakan baterai Li-ion,
seperti mobile phone, smartphone, Blackberry, iPad, iPhone, e-book reader
dan gadget lainnya.
2.3.1 Konstruksi
Mayoritas power bank tersusun atas material Li-Po (lithium
polimer). Material Li-Po berasal dari Li-ion tetapi menggunakan
elektrolit berbasis polimer gel, sehingga disebut lithium polimer.
Baterai Li-Po berbeda dengan Li-ion. Li-Po tidak menggunakan cairan
sebagai elektrolit melainkan menggunakan elektrolit polimer kering
yang berbentuk seperti lapisan plastik film tipis. Lapisan film ini
disusun berlapis-lapis di antara anoda dan katoda yang mengakibatkan
pertukaran ion (Ladyada, 2013). Kelebihan baterai Li-Po selain ringan,
dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, serta tidak mudah
meledak seperti Li-ion. Kekurangannya yaitu aliran pertukaran ion yang
terjadi melalui elektrolit polimer kering cukup lemah dan cepat habis.
2.3.2 Sistem kerja
Prinsip kerja baterai Li-Po sama dengan baterai Li-ion, saat
digunakan ion lithium bergerak dari elektroda negatif ke elektroda
positif. Aliran ion akan berbalik saat baterai diisi ulang.
Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat
proses discharging (penggunaan) adalah sebagai berikut.
Elektroda (+)
Elektroda (-) ( )
Reaksi total ( )
13
Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat
proses recharging (pengisian kembali) adalah sebagai berikut.
Elektroda (+)
Elektroda (-) ( )
Reaksi total ( )
Gambar 2.3 Skema elektrokimia baterai Li-Po.
Sumber: che.psu.edu (2014)
Kapasitas power bank Li-Po dinyatakan dalam besaran C dengan
satuan mAh (mili Ampere per hour). Power bank yang beredar di
pasaran memiliki kapasitas yang bervariasi, mulai dari 1.000 hingga
25.000 mAh. Semakin besar kapasitasnya, maka frekuensi penggunaan
power bank akan semakin tinggi. Sebagai contoh hitungan kasar, power
bank berkapasitas 2.500 mAh dapat digunakan untuk mengisi baterai
gadget berkapasitas 1.250 mAh sebanyak dua kali. Walaupun pada
kenyataannya tidak demikian, dikarenakan beragam faktor yang
mempengaruhi proses pengisian.
Selain kapasitasnya, power bank juga harus mempunyai tegangan
output yang cukup untuk melakukan pengisian. Tegangan baterai
14
gadget pada umumnya 3,7 V dan standar tegangan power bank untuk
mengisi baterai gadget adalah 5 V. Jadi, idealnya sebuah power bank
harus mempunyai tegangan minimal sebesar 5 V. Walaupun pada
kenyataannya, sering terjadi penurunan tegangan dan kehilangan daya
akibat berbagai hal, yang turut mempengaruhi kapasitas efektif power
bank dalam mengisi baterai gadget.
Jika suatu power bank memiliki kapasitas tertulis sebesar
(mAh), tegangan output (V), tegangan standar minimal (5 V)
dan potensi kehilangan muatan sebesar (mAh), maka secara
matematis kapasitas efektif (mAh) power bank tersebut dapat
dihitung dengan formula berikut (Quest, 2004).
(
)
2.4 Baterai Ni-MH
2.4.1 Konstruksi
Baterai Ni-MH (nikel metal hidrida) merupakan pengembangan
baterai Ni-Cd (nikel kadmium) yang mampu menyimpan 40% energi
lebih banyak dibandingkan baterai Ni-Cd, dalam volume yang sama.
Kapasitasnya pun jauh lebih besar, mencapai 5000 mAh. Komponen
baterai Ni-MH menggunakan KOH sebagai elektrolit, Ni(OH)2 sebagai
elektroda positif dan elektroda negatifnya merupakan hidrogen dalam
struktur metal hidrida (Kopera, 2004).
2.4.2 Sistem kerja
Sistem kerja baterai Ni-MH sama seperti baterai elektrokimia
pada umumnya. Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi
saat proses discharging (penggunaan) adalah sebagai berikut.
Elektroda (+) ( )
Elektroda (-)
Reaksi total ( ) ( )
(3)
15
Reaksi reduksi dan oksidasi pada elektroda yang terjadi saat
proses recharging (pengisian kembali) adalah sebagai berikut.
Elektroda (+) ( )
Elektroda (-)
Reaksi total ( ) ( )
Gambar 2.4 Skema elektrokimia baterai Ni-MH.
Sumber: pubs.rsc.org (2014)
Baterai Ni-MH rawan terhadap memory effect meski tidak sebesar
pada baterai Ni-Cd. Istilah memory effect mengacu pada peristiwa saat
daya baterai perlahan-lahan akan berkurang dan habis, walaupun baterai
tidak dipakai. Fenomena memory effect muncul biasanya diakibatkan
oleh baterai yang belum benar-benar habis dipakai, sudah diisi ulang.
Bila dilakukan berkali-kali baterai dapat kehilangan kapasitasnya dan
hanya mampu menampung sedikit daya saja sebelum dengan cepat
habis. Memory effect dapat dihilangkan dengan mengosongkan baterai
sampai habis sebelum mengisi ulang. Setiap 10-15 kali siklus isi ulang
baterai Ni-MH, baterai dikosongkan hingga habis sebelum diisi ulang.
Hal ini dilakukan untuk mengurangi potensi terjadiya memory effect
(Kopera, 2004).
16
2.5 Rangkaian Listrik Sederhana
Komponen elektronika dalam suatu rangkaian listrik terdiri dari
komponen penyuplai energi listrik (misalnya baterai) dan komponen
pengguna energi listrik (misalnya resistor). Arus listrik akan mengalir dalam
suatu rangkaian dengan syarat-syarat berikut: memiliki sumber tegangan
untuk membuat arus mengalir, memiliki komponen pengguna energi yang
disuplai sumber tegangan, serta merupakan rangkaian tertutup. Rangkaian
listrik menurut rangkaian komponen-komponennya terbagi menjadi dua jenis,
yakni rangkaian seri dan paralel (Halliday, dkk, 2004).
2.5.1 Rangkaian seri
Komponen-komponen listrik dirangkai seri saat komponen-
komponen tersebut dihubungkan secara berurutan dalam satu jalur yang
sejajar. Karakteristik rangkaian seri yaitu (Serway, dkk, 2004):
1. Arus listrik hanya memiliki satu jalur untuk mengalir. Hal ini berarti
arus listrik yang mengalir pada tiap komponen listrik dalam
rangkaian seri memiliki nilai yang sama besar.
2. Energi listrik yang diberikan sumber tegangan untuk membuat arus
mengalir, didisipasi oleh tiap hambatan pada rangkaian. Hal ini
berarti jumlah tegangan pada komponen listrik yang dirangkai seri
sama dengan tegangan pada sumber tegangan.
3. Karena hambatan total pada rangkaian seri merupakan jumlah dari
tiap hambatan pada rangkaian, maka rangkaian seri biasanya
ditujukan untuk memperbesar hambatan pada rangkaian.
2.5.2 Rangkaian paralel
Apabila komponen-komponen listrik dihubungkan pada dua titik
yang sama dalam rangkaian listrik, maka dapat dinyatakan bahwa
komponen-komponen listrik tersebut dirangkai secara paralel.
Karakteristik dari rangkaian paralel yaitu (Serway, dkk, 2004):
1. Tiap komponen terhubung pada dua titik yang sama dalam
rangkaian, sehingga nilai tegangan tiap komponen sama besar.
17
2. Arus total dalam rangkaian terbagi pada cabang-cabang paralel. Arus
total pada rangkaian merupakan jumlah arus yang mengalir pada tiap
percabangan.
3. Penambahan jumlah cabang paralel menyebabkan hambatan total
semakin kecil, sehingga rangkaian paralel ditujukan untuk
memperkecil hambatan.
2.6 Hambatan Dalam
Suatu sumber tegangan maupun sumber arus listrik tetap memiliki
hambatan di dalamnya, atau sering disebut sebagai hambatan dalam ( ). Jika
suatu rangkaian memiliki sumber tegangan ε (V), hambatan R (Ω), dan arus
listrik I (A), maka hambatan dalam (r) sumber tegangannya (misal baterai)
dapat dihitung melalui prinsip hukum arus Kirchhoff (Kirchhoff’s Current
Law) berikut (Halliday dkk, 2004).
Suku pertama tidak lain adalah besarnya beda potensial pada hambatan
variabel (tegangan jepit V) dan suku kedua merupakan besarnya beda
potensial pada hambatan dalam baterai, atau dapat ditulis sebagai berikut.
Gambar 2.5 Rangkaian listrik sederhana berhambatan dalam.
Sumber: Serway, dkk. (2004)
(4)
(5)
18
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Spesifikasi Produk
Prototipe Gama Powerbatik yang berhasil dibuat memiliki 5 buah
varian kapasitas, yakni 2.000, 2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh. Besarnya
kapasitas, tegangan dan arus output Gama Powerbatik tergantung pada
kualitas baterai Ni-MH yang digunakan. Hasil fisik prototipenya ditampilkan
pada Gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1 (a) Prototipe Gama Powerbatik dan (b) penggunaannya.
Tampilannya cukup sederhana dengan ukuran fisik 65,0 mm 60,0
mm 20,0 mm. Secara fisik, kekurangannya terletak pada port USB yang
menonjol di luar badan utama. Bentuknya dapat disempurnakan dengan
memasukkan port USB ke dalam badan utama dan menggunakan wadah
baterai berisi empat buah baterai AA seri yang disusun bertingkat, tiap tingkat
terdiri atas dua baterai.
Supaya dapat digunakan untuk mengisi ulang baterai Li-ion gadget
sekaligus dapat diisi ulang dengan adaptor 5 V, maka besar tegangan Gama
Powerbatik harus di antara 3,7 V dan 5 V. Selain itu, arus outputnya pun
harus cukup besar, minimal 100 mA dan maksimal 1 A. Secara matematis,
semakin besar arus maka proses pengisian baterai gadget akan semakin cepat.
Hasil uji tegangan dan arus terhadap waktu, serta range tegangan dan arus
output Gama Powerbatik ditampilkan pada grafik berikut.
Gambar 4.2 Grafik tegangan listrik (V) Gama Powerbatik selama 120 menit
dengan variasi merk baterai Ni-MH.
Gambar 4.3 Grafik range tegangan listrik (V) Gama Powerbatik
dengan variasi merk baterai Ni-MH.
23
Gambar 4.4 Grafik arus listrik (mA) Gama Powerbatik selama 120 menit
dengan variasi merk baterai Ni-MH.
Gambar 4.5 Grafik range arus listrik (mA) Gama Powerbatik
dengan variasi merk baterai Ni-MH.
24
Dari hasil uji tegangan, didapatkan bahwa besar tegangan listrik selama
120 menit cukup stabil, yakni antara 4,82 V hingga 4,84 V. Hal ini sesuai
dengan spesifikasi baterai Ni-MH di mana setiap sel baterai memiliki
tegangan 1,2 V. Hasil ini menunjukkan bahwa tegangan prototipe Gama
Powerbatik telah sesuai dengan yang diharapkan, yakni nilainya di antara
besar tegangan baterai gadget Li-ion (3,7 V) dan besar tegangan output
adaptor (5 V). Sehingga diprediksikan prototipe Gama Powerbatik ini dapat
mengalirkan arus ke baterai gadget (proses discharging) sekaligus dapat
dialiri arus dari adaptor (proses recharging).
Dari hasil uji arus output selama 120 menit, didapatkan bahwa nilai arus
output Gama Powerbatik berbanding terbalik dengan waktu. Range nilai arus
outputnya pun bervariasi tergantung karakteristik baterai Ni-MH yang
digunakan. Arus output yang dihasilkan dengan baterai Eneloop (2.000
mAh), Sanyo (2.700 mAh), Wpeak (2.800 mAH) dan Songpus (4.700 mAh)
nilainya di bawah 200 mA. Sementara prototipe dengan baterai Energizer
(2.300 mAh), Sony dan Philips (2.000 mAh) memiliki arus output di atas 200
mA. Bahkan, untuk baterai Sony mampu menghasilkan kuat arus yang cukup
stabil, antara 240 mA hingga 250 mA. Berikut spesifikasi umum Gama
Powerbatik yang berhasil dibuat.
Tabel 4.1 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.000 mAh.
Tampilan produk Dimensi (mm) (65,0 60,0 20,0) 0,5
Massa (g) 150 25
Merk baterai Eneloop/Sony/Philips
Tipe baterai 4 buah baterai AA Ni-MH
(V) rerata 4,8 0,5
(mA) rerata 251 5
(mAh) 2.000
Indikator On/Off LED Kuning
Corak Batik Batik Bakaran Pati
25
Tabel 4.2 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.300 mAh.
Tabel 4.3 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.700 mAh.
Tampilan produk Dimensi (mm) (65,0 60,0 20,0) 0,5
Massa (g) 150 25
Merk baterai Energizer
Tipe baterai 4 buah baterai AA Ni-MH
(V) rerata 4,8 0,5
(mA) rerata 241 5
(mAh) 2.300
Indikator On/Off LED Hijau
Corak Batik Batik Kembang Pekalongan
Tampilan produk Dimensi (mm) (65,0 60,0 20,0) 0,5
Massa (g) 150 25
Merk baterai Sanyo
Tipe baterai 4 buah baterai AA Ni-MH
(V) rerata 4,8 0,5
(mA) rerata 144 5
(mAh) 2.700
Indikator On/Off LED Merah
Motif Batik Batik Mega Mendung
26
Tabel 4.4 Spesifikasi Gama Powerbatik 2.800 mAh.
Tabel 4.5 Spesifikasi Gama Powerbatik 4.700 mAh.
Tampilan produk Dimensi (mm) (65,0 60,0 20,0) 0,5
Massa (g) 150 25
Merk baterai Wpeak
Tipe baterai 4 buah baterai AA Ni-MH
(V) rerata 4,8 0,5
(mA) rerata 163 5
(mAh) 2.800
Indikator On/Off LED Biru
Corak Batik Batik Surabaya
Tampilan produk Dimensi (mm) (65,0 60,0 20,0) 0,5
Massa (g) 150 25
Merk baterai Songpus
Tipe baterai 4 buah baterai AA Ni-MH
(V) rerata 4,8 0,5
(mA) rerata 186 5
(mAh) 4.700
Indikator On/Off LED Putih
Corak Batik Parang Rusak Barong
27
4.2 Hasil Uji Discharging
Uji discharging (penggunaan) Gama Powerbatik dilakukan terhadap
gadget dalam kondisi hidup tanpa aktivitas (stand by). Baterai Gama
Powerbatik dalam kondisi penuh digunakan untuk mengisi baterai gadget
tertentu hingga kapasitas baterai gadget penuh, kemudian Gama Powerbatik
tersebut digunakan kembali untuk mengisi gadget yang sama hingga
kapasitas Gama Powerbatik habis. Periode dan frekuensi pengisian baterai
gadget dicatat sebagai hasil. Hasil uji meliputi periode dan frekuensi
penggunaan Gama Powerbatik ditampilkan pada tabel berikut.
Tabel 4.6 Periode rata-rata pengisian baterai gadget (menit).
Tabel 4.7 Frekuensi rata-rata pengisian baterai gadget (kali).
Target Kapasitas Gama Powerbatik (mAh)
Gadget (mAh) 4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000
BB 8520 1.600 515’ 641’ 649’ 418’ 532’ 386’ 398’
Andromax-C 1.420 468’ 564’ 569’ 377’ 475’ 342’ 365’
N 6275i 1.150 379’ 464’ 464’ 305’ 382’ 277’ 295’
N 5530 1.110 365’ 442’ 442’ 293’ 371’ 266’ 285’
SE K610i 900 296’ 364’ 364’ 232’ 302’ 216’ 231’
N 1800 700 231’ 284’ 284’ 179’ 239’ 168’ 177’
Target Kapasitas Gama Powerbatik (mAh)
Gadget (mAh) 4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000
BB 8520 1.600 2x 1x 1x 1x 1x 1x 1x
Andromax-C 1.420 2x 1x 1x 1x 1x 1x 1x
N 6275i 1.150 3x 2x 2x 1x 1x 1x 1x
N 5530 1.110 3x 2x 2x 1x 1x 1x 1x
SE K610i 900 3x 2x 2x 2x 2x 2x 2x
N 1800 700 3x 3x 3x 2x 2x 2x 2x
28
4.3 Hasil Uji Recharging
Periode rata-rata pengisian ulang Gama Powerbatik dengan
menggunakan charger NC-MQN09W ditampilkan pada Tabel 4.8 berikut.
Tabel 4.8 Periode rata-rata pengisian Gama Powerbatik (menit).
4.4 Analisis Nilai Ekonomi
Analisis nilai ekonomi dari segi biaya produksi per unit Gama
Powerbatik ditampilkan pada Tabel 4.9 berikut.
Tabel 4.9 Biaya produksi Gama Powerbatik per unit.
Sanyo
NCMQN09W
(300mA)
Merk baterai dan kapasitas Gama Powerbatik (mAh)
Songpus Wpeak Sanyo Energizer Eneloop Sony Philips
4.700 2.800 2.700 2.300 2.000
Periode 955’ 586’ 556’ 489’ 426’ 416’ 419’
Bahan Jumlah Harga
Box Baterai AA isi 4 seri 1 buah Rp 8.500,00
Resistor 100 1 buah Rp 50,00
LED 1 buah Rp 500,00
Port USB Female 1 buah Rp 7.500,00
Baterai AA Ni-MH 4 buah
Harga baterai terendah
Sanyo 2.700 mAh
Rp 20.000,00
Harga baterai tertinggi
Sony 2.000 mAh
Rp 136.000,00
a. Songpus 4.700 mAh Rp 50.000,00
b. Wpeak 2.800 mAh Rp 25.000,00
c. Sanyo 2.700 mAh Rp 20.000,00
d. Energizer 2.300 mAh Rp 116.000,00
e. Eneloop 2.000 mAh Rp 70.000,00
b. Sony 2.000 mAh Rp 136.000,00
c. Philips 2.000 mAh Rp 130.000,00
d. Hybrio 1.900 mAh Rp 58.000,00
TOTAL BIAYA PRODUKSI (per unit) Rp 16.550,00 + Harga Baterai
29
Berdasarkan tabel biaya produksi per unit Gama Powerbatik tersebut,
maka produk termurah yang berpotensi untuk dipasarkan adalah:
a. Gama Powerbatik 4.700 mAh, biaya produksi Rp 66.550,00.
b. Gama Powerbatik 2.800 mAh, biaya produksi Rp 41.550,00.
c. Gama Powerbatik 2.700 mAh, biaya produksi Rp 36.550,00.
Perbandingan kasar harga dan fitur antara Gama Powerbatik dengan
power bank yang beredar di pasaran disajikan pada Tabel 4.10 berikut.
Tabel 4.10 Perbandingan harga dan fitur power bank di pasaran.
Sumber: berbagai sumber (2014)
Keterangan:
1. Indikator on/off.
2. Indikator level baterai.
3. Port micro USB.
4. Port USB Female.
5. Auto shut off (penghenti arus otomatis).
6. Senter.
* Hanya biaya produksi
Merk Baterai (mAh) 1 2 3 4 5 6 Harga
Gama Powerbatik
Ni-MH 2.700 - - - - Rp 36.550,00*
Ni-MH 2.800 - - - - Rp 41.550,00*
Ni-MH 4.700 - - - - Rp 66.550,00*
Hyper Juice Nano Li-Ion 1.800 - Rp 349.000,00
Cozmo Mars Li-Ion 2.200 Rp 189.000,00
Forsta FT26C Li-Po 2.600 - - Rp 158.000,00
Lavios PB-216A Li-Po 2.600 - Rp 199.000,00
Super Power 202 Li-Po 2.600 - - - - Rp 66.000,00
Panasonic PB Li-Po 2.700 - - Rp 400.000,00
Bcare MP80 Li-Po 3.000 - - - Rp 150.000,00
SPC Power 03 Li-Po 3.000 - - - - Rp 62.500,00
Eser Eagle iG44W Li-Po 4.400 - - Rp 266.000,00
Aviiq Universal Li-Po 4.600 - Rp 594.900,00
iGo Power Trip Li-Po 4.700 - Rp 815.500,00
Vtorch Li-Po 5.000 - - - Rp 98.000,00
Vivan PB S-05 Li-Po 5.000 - Rp 204.900,00
30
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini di antaranya:
1. Inovasi Gama Powerbatik memanfaatkan baterai Ni-MH sebagai sumber,
berbeda dengan power bank pada umumnya yang menggunakan baterai
Li-Po. Rangkaian yang digunakan pun sederhana, sehingga murah
harganya. Terdiri atas 4 buah baterai AA Ni-MH (seri) yang diparalel
dengan lampu indikator (LED dan resistor) kemudian sebagai luaran
dihubungkan dengan port USB female. Skema rangkaian ditunjukkan pada
Gambar 3.1.
2. Spesifikasi Gama Powerbatik yang berhasil dibuat berdimensi 65 60
20 mm dengan tegangan ( ) rata-rata sebesar 4,8 0,5 V, arus output
( ) rata-rata antara 200-300 mA, memiliki 5 varian kapasitas (1.900,
2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh) serta dilengkapi dengan label produk
bercorak batik untuk setiap varian kapasitas. Frekuensi dan periode
penggunaan Gama Powerbatik bergantung pada kapasitas produk, arus
output produk serta kapasitas baterai gadget.
5.2 Saran
Beberapa saran penulis bagi pengembangan lanjutan di antaranya:
1. Produk Gama Powerbatik masih perlu banyak pengembangan untuk
memasuki dunia industri dan wirausaha, khususnya desain produk serta
fitur-fitur tambahan yang ditawarkan.
2. Inovasi Gama Powerbatik sangat sederhana. Sehingga jika dirasa tidak
layak untuk dikomersialisasikan, inovasi ini dimungkinkan untuk
disosialisasikan pada masyarakat, khususnya kawula muda.
3. Pihak pemerintah serta pihak terkait hendaknya dapat mendukung dan
mendorong pengembangan inovasi Gama Powerbatik, sehingga tidak
berhenti sebatas penelitian mahasiswa di laboratorium.
DAFTAR PUSTAKA
Halliday, David dkk. 2004. Fundamentals of Physics Extended 7th Edition. New
Jersey: John Wiley & Sons.
Hamilton, Scott. 2003. An Analog Electronics Companion: Basic Circuit Design
for Engineers and Scientists. Cambridge: Cambridge University Press.
Kopera, John. 2004. Inside the Nickel Metal Hydride Battery. Cobasys.
Ladyada. 2013. Li-Ion & LiPoly Batteries. Detroit: Adafruit Industries.
Mindshare. 2013. Getting Mobile Right. New York: Yahoo, Inc.
Mitchell, Colin. 2012. 30 LED Projects. Sydney: Talking Electronics.
Nielsen. 2013. The Mobile Consumer: A Global Snapshot Februari 2013. New
York: The Nielsen Company.
Nielsen. 2013. Indonesia Smartphone Consumer Insight. New York: The Nielsen
Company.
Quest. 2004. Harding Battery Handbook: Lithium Polymer. Harding Energy, Inc:
Norton Shores.
Ross, Dickon. 2010. Electronics for Dummies. Chichester: John Wiley and Sons.
Scherz, Paul. 2000. Practical Electronics for Inventors. New York: McGraw-Hill.
Serway, Raymond dkk. 2004. Physics for Scientists and Engineers. Stamford:
Thomson Brooks/Cole.
Spitzer, Cary R. 2001. The Avionics Handbook. Florida: CRC Press LLC.
www.che.psu.edu/ diakses pada 1 Februari 2014.
www.pubs.rsc.org/ diakses pada 1 Februari 2014.
www.lazada.co.id/beli-power-bank/ diakses pada 14 Maret 2014.
www.bhinneka.com/category/portabel_charger/ diakses pada 14 Maret 2014.
www.made-in-china.com diakses pada 14 Maret 2014.
www.mtgroupmt.com diakses pada 14 Maret 2014.
32
LAMPIRAN 1: Hasil Pengujian Tegangan ( )
Menit Tegangan ( )
4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000
0 4,85 4,94 4,92 4,9 4,95 5,02 4,89
5 4,85 4,94 4,92 4,9 4,95 5,02 4,89
10 4,85 4,92 4,91 4,88 4,92 4,9 4,87
15 4,85 4,9 4,9 4,85 4,9 4,88 4,84
20 4,84 4,9 4,85 4,82 4,88 4,86 4,82
25 4,82 4,86 4,84 4,83 4,85 4,86 4,82
30 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,86 4,82
35 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,86 4,82
40 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
45 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
50 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
55 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
60 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
65 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
70 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
75 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
80 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
85 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
90 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
95 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
100 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
105 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
110 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
115 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
120 4,82 4,83 4,84 4,83 4,84 4,84 4,82
Rerata 4,8256 4,8492 4,852 4,838 4,8564 4,8616 4,8284
33
LAMPIRAN 2: Hasil Pengujian Arus Listrik Output ( )
Menit Arus Listrik Output ( )
4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000
0 305 301 194,7 320 280 299 302
5 280 262 183,5 300 250 285 271
10 260 238 179 290 210,9 268 265
15 240 212 175,6 280 208,1 261 259
20 230 192 172,7 268 200 259 252
25 220 177 171,7 262 198,1 258 248
30 200 167 169,5 256 195,8 255 251
35 190 164,5 166,2 250 194,2 252 247
40 185 161,9 165,3 240 193,5 248 249
45 182 159,5 162,2 241 192,1 248 246
50 175 157,7 160,4 239 190,3 248 247
55 172 155 157,2 234 188,1 246 245
60 174 152 139,5 236 185,4 245 244
65 168 150 129,6 234 184 247 242
70 165 147,4 128,5 232 181,2 244 237
75 162 144,5 130,7 229 178,8 244 234
80 160 141 120,4 227 175,5 243 230
85 157 138,4 114,5 222 174 242 218
90 159 132,1 121,9 220 172,2 242 216
95 153 128,1 118,5 217 170,4 245 218
100 149 123,6 110,7 214 168,2 246 214
105 145 120,1 118,3 213 164,1 242 212
110 145 116,2 109,5 210 160 241 207
115 142 117,5 114,7 200 155,2 240 205
120 139 117 100,2 198 151,2 241 210
Rerata 186,28 163,02 144,6 241,28 188,852 251,56 238,76
34
LAMPIRAN 3: Hasil Uji Periode & Frekuensi Proses Discharging
Target Kapasitas Gama Powerbatik (mAh)
Gadget (mAh) 4.700 2.800 2.700 2.300 E 2.000 S 2.000 P 2.000
BB 8520 1.600
512’ 640’ 644’ 417’ 533’ 380’ 400’
523’ *635’ *648’ *420’ *528’ *386’ *395’
*510’ *648’ *655’ *418’ *535’ *392’ *399’
Andromax-C 1.420
460’ 568’ 567’ 370’ 473’ 340’ 362’
476’ *560’ *568’ *379’ *479’ *348’ *363’
*467’ *566’ *573’ *382’ *473’ *340’ *370’
N 6275i 1.150
372’ 460’ 456’ 300’ 383’ 276’ 293’
388’ 466’ 450’ *305’ *380’ *280’ *298’
378’ *465’ *462’ *312’ *382’ *275’ *295’
N 5530 1.110
360’ 444’ 445’ 289’ 370’ 266’ 283’
369’ 440’ 442’ *293’ *373’ *263’ *289’
365’ *443’ *448’ *298’ *371’ *268’ *282’
SE K610i 900
290’ 360’ 355’ 233’ 300’ 211’ 229’
295’ 367’ 362’ 234’ 305’ 216’ 232’
304’ *365’ *358’ *230’ *302’ *221’ *231’
N 1800 700
227’ 282’ 280’ 176’ 233’ 165’ 170’
229’ 281’ 278’ 182’ 245’ 168’ 178’
238’ 290’ 295’ *179’ *239’ *171’ *183’
Keterangan: * diuji setelah proses isi ulang kembali (recharging).
35
LAMPIRAN 4: Hasil Uji Periode Proses Recharging
LAMPIRAN 5: Dokumentasi
Sanyo
NCMQN09W
(300mA)
Merk baterai dan kapasitas Gama Powerbatik (mAh)
Songpus Wpeak Sanyo Energizer Eneloop Sony Philips
4.700 2.800 2.700 2.300 2.000
Periode 1 954’ 582’ 552’ 485’ 421’ 415’ 420’
Periode 2 960’ 590’ 555’ 492’ 430’ 420’ 421’
Periode 3 950’ 585’ 560’ 490’ 426’ 412’ 415’
36