Công ty Cổ Phần Xây Dựng & Thương Mại Vĩnh Thành

Công ty Cổ Phần Xây Dựng & Thương Mại Vĩnh Thành

Công ty Cổ Phần Xây Dựng & Thương Mại Vĩnh Thành

PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ẮC QUY
Trong cùng loại ắc quy axít cũng được phân chia thành hai loại chính... 

Nếu điểm qua các loại ắc quy thì có lẽ có thể có nhiều cách gọi như: ắc quy nước, ắc quy axít, ắc quy axít kiểu hở, ắc quy kín khí, ắc quy không cần bảo dưỡng, ắc quy khô, ắc quy GEL, ắc quy kiềm...Thực ra thì cách nói như trên là các cách gọi khác nhau của vài loại ắc quy cơ bản mà thôi, các loại như vậy chính là cách gọi có thể bao hàm vào nhau mà nếu nghe qua bạn đừng hoang mang rằng tại sao có nhiều loại ắc quy như vậy. Trên thực tế thường phân biệt thành hai loại ắc quy thông dụng hiện nay là ắc quy sử dụng điện môi bằng a xít (gọi tắt là ắc quy a xít hoặc ắc quy Chì-Axít) và ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm (gọi tắt là ắc quy kiềm). Tuy có hai loại chính như vậy nhưng ắc quy kiềm có vẻ ít gặp nên đa số các ắc quy mà bạn gặp trên thị trường hiện nay là ắc quy a xít.

Trong cùng loại ắc quy axít cũng được phân chia thành hai loại chính: ắc quy axít kiểu hở thông thường và ắc quy axít kiểu kín khí. Hai loại này đang bị gọi nhầm một cách thông dụng là: ắc quy nước và ắc quy khô (đúng ra thì ắc quy điện môi dạng keo mới gọi là ắc quy khô). Khi đã hiểu về nguyên lý hoạt động của ắc quy axít thì bạn dễ dàng phân biệt được chúng và các đặc tính riêng của từng loại ắc quy này.

Để biết được nguyên lý hoạt động của ắc quy, bạn có thể xem hình dưới đây (bạn có thể bỏ qua mục này nếu như thấy chúng quá phiền phức và khó hiểu ^^):


Trong hình này vẽ đại diện hai bản cực của một ắc quy, trong đó cực cả hai cực được làm bằng Chì (Pb) và oxít Chì (PbO2). Điền đầy giữa các bản cực là dung dịch axít sulfuric (H2SO4) loãng, và tất nhiên là dung dịch loãng như vậy thì chứa Nước (H2O) là chiếm phần lớn thể tích.

Ở trạng thái được nạp đầy, các bản cực ắc quy ở trạng thái hóa học nêu trên (như hình, tức là cực dương là PbO2, cực âm là Pb), trong các quá trình phóng điện và nạp điện cho ắc quy, trạng thái hóa học của các cực bị thay đổi. Có thể xem về trạng thái hóa học trong các quá trình phóng - nạp như hình dưới đây
 


Quá trình phóng điện diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:

    Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2

    Tại cực âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2

    Phản ứng chung gộp lại trong toàn bình là: Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4.

Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là:

 



2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4.

Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: Cực dương gồm: PbO2, cực âm là Pb.

Trong thực tế, các bản cực ắc quy không giống như ở trên, các cực của ắc quy có số lượng nhiều hơn (để tạo ra dung lượng bình ắc quy lớn) và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn như vậy. Nhiều tấm cực để tạo ra tổng diện tích bản cực được nhiều hơn, giúp cho quá trình phản ứng xảy ra đồng thời tại nhiều vị trí và do đó dòng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số cao hơn - và tất nhiên là dung lượng ắc quy cũng tăng lên.

Do kết cấu xếp lớp nhau giữa các tấm cực của ắc quy nên thông thường số cực dương và cực âm không bằng nhau bởi sẽ tận dụng sự làm việc của hai mặt một bản cực (nếu số bản cực bằng nhau thì các tấm ở bên rìa sẽ có hai mặt trái chiều ở cách nhau quá xa, do đó phản ứng hóa học sẽ không thuận lợi). Ở giữa các bản cực của ắc quy đều có tấm chắn, các tấm chắn này không dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho quá trình phản ứng xảy ra khi các cation và anion xuyên qua chúng để đến các điện cực.


Mỗi một ngăn cực của ắc quy a-xít chỉ cho mức điện áp khoảng 2 đến 2,2 V do đó để đạt được các mức 6, 12 V thì ắc quy phải ghép nhiều ngăn nhỏ với nhau, ví dụ ghép 3 ngăn để thành ắc quy 6V, ghép 6 ngăn để thành ắc quy 12V. Bạn có thể xem hình cấu tạo của ắc quy dưới đây để thấy được các ngăn ắc quy được bố trí như thế nào.



Điện áp của ắc quy (theo dung lượng)

Mặc dù điện áp của các ắc quy là một số chẵn của 2, ví dụ như ắc quy 2V, 6V, 12V, 24V...nhưng trên thực tế thì điện áp thông thường của các ắc quy không như vậy. Mức điện áp mà các ắc quy cung cấp thường lớn hơn so với định mức của chúng, ví dụ như ắc quy 12V sẽ cung cấp mức điện áp tới 13V hoặc hơn. Có điều có vẻ vô lý này cũng xuất phát từ mức độ điện áp trên mỗi ngăn bình của chúng: Mức điện áp mỗi ngăn bình ắc quy a-xít là 2,1 đến 2,2 V (±0,05V). Do tính chất cố hữu của ắc quy axit mà các ngăn của chúng không thể có mức điện áp cao hơn.

Cũng để đánh giá dung lượng của ắc quy a-xít, người ta có các thí nghiệm đo đạc và cho thấy dung lượng ắc quy phụ thuộc vào mức độ điện áp (lúc không phát dòng) như hình sau:

 


Nếu biểu diễn ở dạng bảng thì thông số như bảng dưới đây. Nếu như ắc quy thuộc loại 24V thì nhân thông số ở mục điện áp một ngăn với 12.
 

Dung lượng

Điện áp ắc quy 12V

Điện áp một ngăn

100%

12.7

2.12

90%

12.5

2.08

80%

12.42

2.07

70%

12.32

2.05

60%

12.20

2.03

50%

12.06

2.01

40%

11.9

1.98

30%

11.75

1.96

20%

11.58

1.93

10%

11.31

1.89

0

10.5

1.75



Lưu ý rằng bảng trên đúng trong trường hợp ắc quy không mang tải, điều đó có nghĩa là nếu như kích điện đang hoạt động và bạn đo được điện áp các ắc quy là một số lượng nào đó thì không thể lấy giá trị đó để đánh giá lưu lượng bình ắc quy còn lại (là bao nhiêu %). Điều này bởi vì khi phát dòng thì các ắc quy có điện áp tụt xuống, trong trường hợp không phát dòng nữa thì mức điện áp đo được mới phản ánh đúng trạng thái dung lượng còn lại của ắc quy. Khi đang phát dòng thì điện áp ắc quy giảm xuống

Cũng theo bảng trên thì dung lượng ắc quy sẽ cạn kiệt ở mức điện áp 10,5V, một số kích điện loại "điện tử" (tức là theo dõi được mức độ điện áp đầu vào) sẽ lấy mốc 10,7V để ngừng hoạt động nhằm tránh cho sự sử dụng ắc quy cạn kệt (gây hại cho ắc quy). Điều đó là hợp lý bởi nếu như sử dụng điện từ ắc quy ở trạng thái cạn kiệt thì các bản cực của ắc quy sẽ nhanh bị hư hỏng, dẫn đến hư hỏng chung cho toàn bộ ắc quy (trong một ắc quy 12V, chỉ một trong 6 ngăn hư hỏng thì toàn bộ ắc quy đó sẽ hư hỏng).

Các ắc quy thông dụng thường chế tạo ở mức điện áp 12V, số lượng ít hơn là các ắc quy 6V dùng cho một số quạt hoặc đèn tích điện. Các ắc quy 24V trở lên không phải là không có nhưng rất hiếm và thường việc tìm kiếm thay thế cho các ắc quy này rất khó khăn (ở nơi làm việc cũ của mình có một xe chạy điện sử dụng ắc quy 24V, khi nó hỏng thì rất khó mua ắc quy này). Vậy nếu như kích điện của bạn sử dụng mức điện áp 24V thì bạn nên dùng nối tiếp các ắc quy 12V (tốt nhất là có cùng hãng sản xuất, cùng dung lượng và cùng lô sản xuất) lại với nhau chứ không nên nhất thiết phải tìm kiếm đúng loại ắc quy 24V cho chúng.

Dung lượng ắc quy và ảnh hưởng bởi chế độ phóng

Dung lượng là thông số cơ bản, tham số này cho biết được khả năng lưu trữ điện năng của ắc quy. Đơn vị tính của thông số này được tính thông dụng theo Ah (Ampe giờ), một số ắc quy nhỏ hơn (và thường là các pin) thì tính theo mức mAh (mili-ampe giờ).

Một cách đơn giản để dễ hình dung về tham số dung lượng ắc quy như sau: Ah là tham số bằng số dòng điện phát ra (tính bằng Ampe) trong khoảng thời gian nào đó (tính bằng giờ). Ví dụ như ắc quy 10 Ah thì có thể phát một dòng điện 10A trong vòng một giờ, hoặc 5A trong 2 giờ, ... hay 1A trong 10.

Nhưng trên thực tế thì dung lượng ắc quy lại bị thay đổi tuỳ theo cường độ dòng điện phóng ra. Nếu dòng điện phóng càng lớn thì dung lượng ắc quy còn lại càng nhỏ và ngược lại, dòng điện phóng nhỏ thì dung lượng được bảo toàn ở mức cao. Ví dụ về dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào cường độ dòng phóng được thể hiện như bảng dưới đây (số liệu sưu tầm)

 

Thời gian (phút) Accu 100Ah Accu 26Ah
Dòng phát (A) Dung lượng (Ah) Dòng phát (A) Dung lượng (Ah)
90 57 85 13 19
60 74 74 19 19
50 86 71 21 18
45 93 70 23 17
40 102 68 25 17
30 129 64 31 15
20 174 58 40 13
15 213 53 49 12
10 275 45 63 10



Theo bảng trên thì nếu như phóng điện với dòng 57A, ắc quy 100Ah chỉ còn dung lượng là 85Ah và tương ứng chỉ phóng điện được 90 phút. Vì đa số các kích điện đang được sử dụng thuộc loại công suất từ 800VA đến 1000VA nên dòng tiêu thụ cực đại sẽ xấp xỉ với mức 57A nêu trên nên người dùng nên chú ý đến thông số này.

Vậy thì phóng dòng điện càng lớn thì dung lượng của ắc quy càng giảm đi. Muốn dung lượng ắc quy đúng như số liệu công bố của các hãng sản xuất thì có lẽ phải phóng với một dòng đủ nhỏ mà chỉ có thể thực hiện được điều này thông qua việc sử dụng điện tiết kiệm (sử dụng với nhu cầu tối thiểu) hoặc phải trang bị một hệ thống nhiều ắc quy.

Có điều gì vô lý ở đây chăng? Năng lượng tích trữ trong ắc quy bị mất đi - và điều đó vi phạm định luật bảo toàn năng lượng? Chắc chắn là không phải, năng lượng không tiêu hao đi mất, nó sẽ vẫn nằm trong ắc quy nhưng không thể phóng được ra mà thôi.

Nhìn lại hình phía trên ta thấy rằng khi ắc quy trong trạng thái còn có thể phóng điện thì cực dương là PbO2 còn cực âm là Pb quá trình phóng điện sẽ làm cho cả hai đều biến thành PbSO4. Nếu quá trình phóng điện diễn ra một cách từ từ thì các cực được lần lượt chuyển thành PbSO4 mà chúng không bị đè lên nhau (tức là lớp PbSO4 đè lên lớp PbO2 ở cực dương hoặc Pb ở cực âm), do đó dung lượng ắc quy không bị mất đi. Nếu phóng điện với dòng điện lớn thì phản ứng xảy ra mạnh, PbSO4 sinh ra nhiều và bám vào các cực đè lên các lớp PbO2 hoặc Pb khiến cho sau một thời gian ngắn thì chúng không còn phản ứng được nữa (do đã bị nằm phía trong của bản cực), điều đó dẫn đến dung lượng bình thực tế bị giảm đi.

Các tham số khác của ắc quy

Dòng khởi động nguội CCA (Cold Cranking Amps) Là một tham số thường được quan tâm khi dùng ắc quy cho các ô tô mà chủ yếu là dùng cho khởi động. Dòng khởi động nguội là dòng điện có thể phát ra được trong trạng thái nhiệt độ 0 độ F (tức bẳng - 17,7 độ C) trong vòng 30 giây. Tham số này thường chỉ được quan tâm tại các nước có nhiệt độ thấp (dưới 0 độ C), khi đó việc khởi động của động cơ gặp khó khăn vì độ nhớt dầu không đảm bảo và việc các phản ứng hóa học xảy ra trong điều kiện nhiệt độ thấp thường khó khăn hơn so với khi ở nhiệt độ cao.

Dòng khởi động nóng HCA (Hot Cranking Amps) Tương tự như dòng khởi động nguội, nhưng nó được tính tại nhiệt độ 80 độ F (tức khoảng 26,7 độ C). Tham số này thường ít quan trọng hơn so với thông số khởi động nguội (và thông số này cũng ít khi được ghi vào nhãn của các ắc quy).

Dung lượng RC (Reserve Capacity) Là tham số thể hiện thời gian phóng điện với dòng 25A ở nhiệt độ 25 độ C cho đến khi điện áp ắc quy hạ xuống dưới mức sử dụng được. Thông số này khá trực quan, thể hiện sự hoạt động liên tục của ắc quy ở chế độ bình thường với nhu cầu sử dụng thông thường (đa phần người dùng kích điện thường phát dòng ở mức này).

Trên đây là các thông số của một ắc quy. Tất cả các ắc quy đều ghi thông số về điện áp và dung lượng, còn lại hai thông số khá quan trọng sau nó là CCA và RC thì ít được ghi trên nhãn của chúng hơn. Cá nhân tôi thì thường thiện cảm đối với các loại ắc quy được ghi rõ ràng các thông số như vậy bởi nó gần như một sự đảm bảo về chất lượng đã công bố.

So sánh hai loại ắc quy thông dụng

Thị trường hiện có hai loại ắc quy thông dụng là: ắc quy axít kiểu hở và ắc quy axít thiết kế theo kiểu kín khí – miễn bảo dưỡng (loại này hay bị gọi là ‘ắc quy khô’ nhưng thực ra thì dùng từ này là không đúng lắm bởi ắc quy khô một cách chính xác là loại ắc quy không dùng điện dịch). Sự khác nhau giữa hai loại ắc quy này thể hiện trong bảng sau:
 

Tiêu chí Ắc quy axít thông thường (loại hở) Ắc quy axít loại kín khí.
Giá thành Rẻ hơn so với loại ắc quy kín khí bởi chế tạo đơn giản hơn. Đắt hơn so với ắc quy thông thường, nhiều hãng phải nhập nước ngoài (Ví dụ loại ATLAS nhập từ Hàn Quốc, Thunder do GS nhập khẩu).
Cách phân biệt hai loại Có các nút ở các ngăn bình (dùng để bổ sung nước cất sau quá trình sử dụng), nếu ắc quy 12V thì sẽ có 6 nút này. Không có nút ở các ngăn bình, thường ghi rõ ắc quy không cần bảo dưỡng ở vỏ bình hoặc tài liệu kèm theo.
Trạng thái phóng điện Tương đương nhau Tương đương nhau, nhưng sau khi phát dòng điện lớn thì ắc quy kín khí thường phục hồi điện áp nhanh hơn, tuy nhiên điều này không ảnh hưởng đến hoạt động của kích điện.
Trạng thái khi nạp điện và dòng nạp cho phép - Khi nạp có thể phát ra khí cháy hoặc khí có mùi khói chịu.
- Dòng điện nạp lớn nhất chỉ nên bằng 0,1 lần trị số dung lượng ắc quy (Ví dụ loại 100Ah chỉ nên nạp với dòng cao nhất là 10A)
- Khi nạp ắc quy không phát sinh khí ra môi trường bên ngoài nên không có mùi.
- Dòng điện nạp có thể lên tới 0,25 lần trị số dung lượng ắc quy (ví dụ loại 100 Ah có thể nạp với dòng lớn nhất là 25A)
Chế độ bảo dưỡng - Nếu mức điện dịch từng ngăn ở ắc quy thấp hơn quy định thì phải bổ sung.
- Định kỳ phải nạp điện bổ sung cho ắc quy. Chu kỳ nạp định kỳ khoảng 3 tháng/lần nếu không nối với thiết bị tiêu thụ điện.
- Không phải bổ sung điện dịch trong quá trình sử dụng.
- Phải nạp điện định kỳ trong thời gian không sử dụng, nhưng chu kỳ nạp định kỳ dài hơn so với loại ắc quy axít thông thường.
Tuổi thọ Tuổi thọ thấp hơn so với loại ắc quy kín khí. Thường có tuổi thọ cao hơn so với ắc quy loại hở thông thường.


So bảng trên thì bạn thấy rằng ắc quy kín khí sẽ có nhiều ưu việt hơn so với ắc quy axít thông thường, nếu tình hình tài chỉnh cho phép thì bạn nên chọn loại ắc quy kín khí. Nếu sử dụng loại ắc quy axít thông thường thì cần lưu ý đến điều chỉnh dòng nạp và đặc biệt lưu ý không gây phát sinh tia lửa (do chạm chập dây hoặc hút thuốc) gần ắc quy khi nạp bởi chúng dễ gây cháy nổ hơn loại kín khí (quá trình nạp có thể xảy ra sự điện phân nước để tạo ra hai chất khí dễ cháy nổ là Hiđrô và ôxy).

Ngoài hai loại thông dụng trên thì thị trường cũng có một số loại ắc quy khô một cách thực sự, chúng vẫn dùng cá bản cực bằng PbO2 và Pb với điện môi H2SO4 nhưng được trữ ở dạng keo sệt (gel). Ưu điểm của loại ắc quy này là chúng không gây mùi khó chịu khi nạp điện, không gây chảy axit khi bị vỡ, có thể hoạt động ở các vị trí đặt khác nhau. Nhược điểm là chế độ nạp khắt khe và không chịu được quá nạp (khi nạp loại này chỉ được nạp với dòng nhỏ hơn 1/20 dung lượng), nếu thường xuyên quá nạp loại ắc quy này thì tuổi thọ của chúng sẽ giảm rất nhanh.

 

Logo đối tác
Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành Công Ty Cổ Phần Xây Dựng &Thương Mại Vĩnh Thành