Istilah akkumulator berasal dari istilah asing “Accumuleren” yang mempunyai arti mengumpulkan atau menyimpan. Akkumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Pada umumnya, khususnya di Indonesia, akkumulator hanya dimengerti sebagai “baterai atau akku atau aki” yang biasa digunakan pada kendaraan bermotor. Sedangkan dalam bahasa Inggris, kata akkumulator dapat mengacu kepada baterai, kapasitor, atau lainnya yang berkaitan dengan suatu benda yang dapat menyimpan muatan listrik dan dapat dilakukan pengisian ulang setelah muatan listrik tersebut habis setelah pemakaian.

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

  1. Kutup positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2)
  2. Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb)
  3. Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan sekitar 30%

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 sehingga pada akumulator 12 volt tersusun dari 6 pasang sel akkumulator yang disusun seri. Kemampuan akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut dengan kapasitas akumulator yang dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). 50 AH artinya akkumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere dan dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali. Dalam garis besarnya akkumulator memiliki cara atau prinsip kerja sebagai berikut :

PENGOSONGAN (PEMAKAIAN)

Pada saat akumulator digunakan, terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik dan terjadi perubahan anode, katode dan elektrolitnya. Pada anode, secara perlahan terjadi perubahan yaitu timbal dioksida (PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Begitu pula yang terjadi pada katode adalah secara perlahan-lahan timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Adapun pada larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat pekat menjadi encer, karena pada pengosongan akumulator terbentuk air (H2O). Reaksi kimia pada akkumulator yang dikosongkan (dipakai) adalah sebagai berikut :

  • Pada elektrolit : H2SO4  –>  2H+  +  SO4 2–
  • Pada anode : PbO2  +  2H+  +  2e  +  H2SO4  –>  PbSO4 + 2H2O
  • Pada katode : Pb + SO4 2  –>  PbSO4

Terbentuknya air pada reaksi kimia di atas menyebabkan kepekatan asam sulfat berkurang, sehingga mengurangi massa jenisnya. Jika hal itu terjadi, maka kedua kutub akan memiliki potensial sama dan arus listrik berhenti mengalir. Keadaan ini dikatakan akkumulator kosong (habis).

PENGISIAN

Akkumulator yang telah habis (kosong) dapat diisi kembali, karena itulah akkumulator disebut juga dengan elemen sekunder. Untuk melakukan pengisian diperlukan sumber tenaga listrik arus searah lain yang memiliki beda potensial sedikit lebih besar. Misalnya akku 6 volt kosong harus disetrum dengan sumber arus yang tegangannya sedikit lebih besar dari 6 volt. Kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif akumulator, dan kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub negatif akumulator. Dengan cara tersebut elektron-elektron pada akumulator dipaksa kembali ke elektrode akumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi kimia pada kedua elektrodenya.

Proses pengisian dapat berjalan dengan baik apabila arus searah yang diberikan memiliki ripple yang cukup tinggi untuk mempermudah proses kimia (pelepasan elektron) dalam kepingan-kepingan elektroda. Selain itu, penggunaan arus pengisian yang relatif kecil dengan waktu pengisian lama dapat diperoleh hasil pengisian yang lebih baik dan memperpanjang umur pakai akkumulator. Besarnya arus pengisian dapat diatur dengan reostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam sulfat, sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam sulfat turun. Oleh sebab itu, pada akumulator perlu ditambahkan air murni (H2O) kembali. Reaksi kimia yang terjadi saat akkumulator diisi adalah :

  • Pada elektrolit :  H2SO4  –>  2H+  +  SO4 2–
  • Pada anode :  PbSO4  +  SO4 2–  +  2H2O  –>  PbO2 + 2H2SO4
  • Pada katode :  PbSO4  +  2H+  –>   Pb + H2SO4

Jadi pada saat pengisian akkumulator, pada prinsipnya mengubah kembali anode dan katode yang berupa timbal sulfat (PbSO4) menjadi timbal dioksida (PbO2) dan timbal murni (Pb), atau terjadi proses ” Tenaga listrik dari luar diubah menjadi tenaga kimia listrik di dalam akkumulator dan kemudian disimpan di dalamnya.”

Dalam pembuatan akkumulator ada beberapa hal yang harus diperhatikan pertama, bahan yang digunakan harus mudah menggabungkan diri secara atomik atau molekuler dengan zat-zat kimia lain atau dengan kata lain, yang mudah di-oxidir. Kedua, bahan tersebut harus mudah melepaskan lagi atom atau molekul oksigen yang telah menyatu dengannya, atau mudah di-reduksir. Ketiga yang tidak kalah penting, bahan yang dipergunakan harus mudah didapat di alam dan murah harganya. Pilihan akhirnya jatuh pada logam yang murah dan mudah didapat di alam yaitu timbal (PbO ) dan timbal oksida (PbO2). Dengan alasan-alasan itulah akkumulator (akku, aki, accu) dewasa ini sangat populer digunakan dalam berbagai keperluan.