Langsung ke konten utama

Praktikum Inovasi Mini Fridge Power Bank

By: ainunfs


A. Tujuan

1. Mengetahui rancangan power bank

2. Mengetahui cara kerja power bank

3. Meningkatkan keterampilan merangkai atau merakit power bank 

B. Alat dan Bahan

Alat : solder dan avometer

Bahan : timah, modul power bank, kabel jumper, baterai, serta casing baterai.

C. Dasar Teori dan Prinsip Kerja Power Bank

Secara fundamental, power bank adalah perangkat penyimpan energi listrik portabel yang menggunakan sel baterai litium untuk mengisi ulang perangkat elektronik. Prinsip kerjanya didasarkan pada siklus pengisian dan pengosongan daya. Saat power bank diisi dayanya, energi listrik dari sumber eksternal (misalnya adaptor 5V) diubah dan disimpan dalam baterai litium. Saat digunakan untuk mengisi perangkat lain, sirkuit di dalam power bank akan mengambil energi dari baterai, menaikkan tegangan (jika diperlukan) melalui konverter boost, dan mengeluarkannya melalui port USB dengan tegangan dan arus yang stabil (umumnya 5V dengan arus keluaran bervariasi antara 1A hingga 3A). Goodenough dan Park (2013) menegaskan, “Lithium-ion batteries have revolutionized portable electronics by providing high energy density, long cycle life, and reliable performance” (p. 69). Hal ini menjadi dasar pemilihan baterai litium dalam power bank modern.

1.  Komponen Utama dan Spesifikasi Teknis

Struktur power bank terdiri atas baterai litium sebagai penyimpan utama, boost  converter sebagai pengubah tegangan, dan modul proteksi. Selain itu, konektor seperti USB-A atau USB-C berperan sebagai gerbang energi keluar. Menurut blog Listrik-Praktis, nilai mAh pada power bank bukanlah indikator tunggal kapasitas sebenarnya, tegangan nominal baterai (sekitar 3.7 V) dan output USB (5 V) menjadi faktor penting dalam memahami performa real. Ini memperkuat perlunya pendekatan teknis yang lebih hati-hati saat menafsirkan angka di kemasan (Suhinar El, 2015).

2.   Proses Kerja dan Alur Daya

Dalam mekanisme kerjanya, power bank memiliki dua siklus utama: charging dan discharging. Saat pengisian, arus AC dari adaptor diubah menjadi DC melalui adaptor charger, lalu masuk ke baterai Li-ion (±3,7 V) melalui Battery Management System (BMS) yang mengatur arus-tegangan serta mencegah overcharge dan overheating. Ketika digunakan, energi DC dari baterai disalurkan dalam tegangan rendah (±3,7 V) lalu dinaikkan oleh boost converter menjadi 5 V DC sesuai standar USB. Konversi ini memungkinkan smartphone atau perangkat lain menerima daya dengan stabil. Kapasitas lebih akurat dihitung dalam mWh, lalu dikonversi ke 5 V. Namun, karena efisiensi konversi hanya sekitar 85–90%, sebagian energi hilang dalam bentuk panas. Hal ini membuat kapasitas riil selalu lebih rendah daripada angka teoritis.

3. Faktor Keamanan dalam Perakitan

Pemilihan baterai menjadi aspek utama dalam perakitan power bank. Baterai harus asli dan berkualitas tinggi, sebab penggunaan baterai bekas atau cacat berpotensi menimbulkan kebocoran maupun korsleting. Menurut RRI (2021) melaporkan bahwa sebagian besar kasus kebakaran power bank disebabkan oleh baterai bermutu rendah yang tidak dilengkapi modul proteksi memadai. Selain kualitas baterai, keberadaan modul perlindungan juga wajib diperhatikan.

Modul dengan fitur Over Current Protection (OCP), Over Voltage Protection (OVP), Under Voltage Protection (UVP), dan Short Circuit Protection (SCP) berfungsi mencegah arus berlebih dan korsleting. Menurut VARTA (2023), penggunaan sensor suhu dan detektor tegangan merupakan standar industri untuk menghindari kondisi tidak aman pada sel baterai litium-ion. Aspek teknis lain yang tidak kalah penting adalah penyolderan dan pengujian fungsi.

Penyolderan yang tidak rapi dapat memicu korsleting antarjalur. Harvard EHS (2022) menjelaskan bahwa pemanasan berlebih saat penyolderan berpotensi merusak struktur internal baterai dan memicu risiko kebakaran. Oleh karena itu, setiap unit power bank perlu diuji terlebih dahulu menggunakan multimeter untuk memastikan keluaran arus dan tegangan sesuai standar keamanan.

C. Gambar Skema 

D. Analisis

            

    1. Analisa Laporan

    Setiap kegiatan praktikum tidak hanya bertujuan memperoleh data, tetapi juga melatih kemampuan berpikir kritis dalam membaca pola dari data yang terbatas. Begitu pula pada praktik pengisian  daya baterai pada power bank rakitan ini. Walaupun durasi pengamatan di sekolah cukup singkat,  hasil yang diperoleh tetap dapat dianalisis secara objektif untuk menggambarkan kinerja perangkat  sekaligus dibandingkan dengan teori yang berlaku.

    Data hasil pengamatan menunjukkan persentase pengisian sebagai berikut: 12% (awal/0 menit), 13% (5 menit), 14% (10 menit), 18% (20 menit), dan 27% (30 menit). Dari pola tersebut tampak bahwa laju kenaikan kapasitas baterai tidak berjalan linier. Pada rentang awal (0–10 menit), peningkatan berlangsung relatif lambat, yakni hanya 2% dalam 10 menit. Hal ini dapat dipahami karena pada fase awal pengisian, baterai Li-ion memerlukan stabilisasi internal terutama pada elektroda dan distribusi ionn, sehingga arus masuk tidak langsung terkonversi penuh menjadi tambahan kapasitas.

    Memasuki menit ke-20 hingga 30, kenaikan mulai terlihat lebih signifikan, dari 18% menjadi 27% dalam waktu 10 menit. Artinya, terdapat peningkatan 9% dalam periode tersebut, atau hampir lima kali lipat lebih cepat dibandingkan fase awal. Fenomena percepatan ini konsisten dengan karakteristik umum baterai Li-ion, di mana setelah sistem internal mencapai kestabilan, aliran ion litium ke dalam anoda menjadi lebih lancar sehingga proses pengisian relatif lebih efisien (Rahman et al., 2022).

    Namun, karena praktik pengamatan di sekolah dibatasi hanya sampai menit ke-30, maka data tidak menunjukkan capaian pengisian hingga 100%. Untuk mengisi kekosongan tersebut, digunakan pendekatan matematis dengan menghitung laju rata-rata kenaikan daya. Jika diasumsikan bahwa pola pertumbuhan ini dapat diekstrapolasi secara proporsional, maka 100% pengisian diperkirakan tercapai pada menit ke-200. Perhitungan ini diperoleh dengan membandingkan persentase total (100%) dengan capaian aktual pada menit ke-30 (27%), kemudian melakukan skala waktu sehingga diperoleh estimasi durasi penuh pengisian.

    Dengan demikian, analisis ini tidak hanya menampilkan hasil observasi langsung, tetapi juga memberi gambaran perkiraan perilaku baterai jika pengamatan dilakukan hingga titik penuh. Meski perlu diingat bahwa pendekatan matematis bersifat idealisasi dan tidak sepenuhnya merepresentasikan kondisi riil (karena di fase mendekati 100% biasanya laju pengisian kembali melambat), perhitungan ini tetap berguna untuk memberikan perkiraan waktu pengisian yang komprehensif. Dari selisih 12% ke 27% dalam waktu 30 menit, diperoleh laju rata-rata:   

r = (27 - 12) / 30 = 0.5%

     Estimasi waktu penuh secara linear dari 12%:

    2. Analisis Referensi Internet

    Analisis data praktikum, estimasi linear, dan kurva teori CC-CV menunjukkan bahwa hasil pengamatan secara umum selaras dengan literatur, meskipun terdapat perbedaan dalam laju pengisian. Data praktikum memperlihatkan bahwa pada rentang 0–30 menit, kapasitas baterai meningkat lambat pada fase awal. Pada menit ke-20 hingga 30, laju pengisian mulai meningkat lebih cepat. Pola ini sejalan dengan Zhang et al. (2023), yang menjelaskan bahwa fase awal pengisian Li-ion memerlukan stabilisasi internal sebelum arus dapat dikonversi secara optimal.

    Jika data praktikum diekstrapolasi secara linear, estimasi waktu pengisian penuh mencapai sekitar 200 menit. Nilai ini lebih panjang dibandingkan rata-rata 120–180 menit pada sistem komersial dengan metode CC-CV (Xu et al., 2022; Wikipedia, 2025). Perbedaan ini wajar karena perangkat yang digunakan merupakan rakitan sederhana tanpa pengendali arus adaptif. Hal ini menekankan pentingnya memahami konteks perangkat saat membandingkan hasil eksperimen dengan literatur.

    Secara teori, metode CC-CV menunjukkan pola pengisian yang khas: kapasitas meningkat cepat pada fase arus konstan (constant current), kemudian melambat mendekati kapasitas penuh pada fase tegangan konstan (constant voltage). Estimasi linear cenderung lebih lambat dan kurang akurat karena tidak mempertimbangkan perlambatan pada fase akhir. Dengan demikian, data praktikum merepresentasikan bagian awal proses pengisian. Perhitungan linear hanya memberikan gambaran kasar durasi penuh pengisian.

    Hasil praktikum juga menekankan pengaruh desain perangkat terhadap performa pengisian. Rakitan sederhana tanpa kontrol arus adaptif menunjukkan fase awal lebih lambat dibandingkan perangkat komersial. Hal ini mengajarkan bahwa kemampuan pengendalian arus dan efisiensi internal sel memengaruhi kecepatan pengisian. Eksperimen sederhana memberi pemahaman dasar tentang prinsip pengisian baterai.

    Jika dibandingkan dengan teknologi mutakhir, seperti baterai solid-state Stellantis dan Factorial yang mampu mengisi 15%–90% hanya dalam 18 menit (Poh, 2024), hasil praktikum menunjukkan kontras yang jelas. Perangkat rakitan sekolah memang jauh dari teknologi canggih. Namun, percobaan ini memungkinkan siswa memahami prinsip dasar baterai dan melihat horizon masa depan teknologi  penyimpanan energi. Analisis sistematis ini juga melatih kemampuan kritis dalam menilai faktor-faktor yang memengaruhi hasil pengisian dan membandingkannya dengan teori.

E. Kesimpulan

1. Kesimpulan Laporan

Hasil praktikum pengisian daya power bank rakitan menunjukkan bahwa laju kenaikan kapasitas baterai tidak linier, meningkat lambat pada fase awal (0–10 menit) dan lebih cepat pada menit ke-20 hingga 30. Dari data pengamatan, laju rata-rata kenaikan daya adalah 0,5% per menit, dan estimasi waktu pengisian penuh secara linear diperkirakan mencapai 200 menit. Analisis ini menekankan bahwa meski data praktikum terbatas, pola pengisian yang diperoleh selaras dengan karakteristik baterai Li-ion pada fase awal. Percobaan ini memberikan pemahaman praktis tentang prinsip dasar pengisian baterai dan pentingnya membaca pola data secara kritis.

2. Kesimpulan Referensi

Analisis literatur dan referensi menunjukkan bahwa pengisian baterai Li-ion mengikuti pola CC-CV: kapasitas meningkat cepat pada fase arus konstan (constant current) dan melambat mendekati kapasitas penuh pada fase tegangan konstan (constant voltage) (Zhang et al., 2023; Xu et al., 2022; Wikipedia, 2025). Estimasi linear cenderung lebih lambat karena tidak memperhitungkan perlambatan fase akhir, sehingga data praktikum merepresentasikan bagian awal proses pengisian, sedangkan perhitungan linear hanya memberikan gambaran kasar durasi penuh. Hasil ini juga menunjukkan bahwa desain perangkat, termasuk kemampuan pengendalian arus dan efisiensi internal sel, memengaruhi performa pengisian.

Jika dibandingkan dengan teknologi mutakhir seperti baterai solid-state Stellantis dan Factorial yang mampu mengisi 15%–90% hanya dalam 18 menit (Poh, 2024), power bank rakitan sekolah jelas memiliki keterbatasan. Meski demikian, percobaan sederhana ini memberikan perspektif pembelajaran yang penting: siswa dapat memahami prinsip dasar pengisian baterai, membandingkan hasil praktikum dengan literatur, serta menilai potensi perkembangan teknologi penyimpanan energi di masa depan. Analisis sistematis semacam ini melatih kemampuan kritis dan menumbuhkan pemahaman ilmiah yang mendalam.

F. Kesan dan Pesan

1. Kesan

    Praktikum ini meninggalkan kesan mendalam karena memadukan proses ilmiah dengan kreativitas desain. Bermula dari perakitan berkelompok dengan dua orang, setiap langkah menuntut ketelitian, koordinasi, dan pemahaman teknis, mulai dari penyolderan, penataan sel baterai, hingga modul proteksi. Desain casing yang minimalis berbentuk kulkas mini dengan pintu sebagai akses baterai menambah pengalaman belajar yang menyenangkan sekaligus fungsional, membuat sains terasa nyata dan estetis. Saat melakukan pengukuran kapasitas dan memantau laju pengisian, terlihat jelas bagaimana prinsip dasar baterai Li-ion bekerja di balik bentuk yang sederhana namun cerdas.

2. Pesan

    Percobaan ini mengajarkan bahwa ilmu pengetahuan dan kreativitas berjalan beriringan; inovasi sederhana seperti  berbentuk kulkas mini bisa mempermudah fungsi sekaligus memikat secara visual. Perakitan dan pengukuran menekankan pentingnya kerja sama, ketelitian, dan pemahaman mendalam terhadap prinsip kerja komponen, serta memberi kesempatan untuk berpikir kritis dan analitis. Keterbatasan alat atau durasi tidak menghalangi pembelajaran, justru mendorong siswa untuk kreatif, menafsirkan data, dan mengeksplorasi ide desain yang efisien dan elegan. Dari pengalaman ini, tersirat pesan bahwa setiap inovasi, sekecil apapun, lahir dari fondasi ilmiah yang kuat, ketekunan, dan keberanian untuk menggabungkan fungsi dengan estetika secara bijak.



Daftar Pustaka

Komentar

Posting Komentar