Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình ắc quy

Ắc quy ô tô là thiết bị đặc biệt không chỉ cung cấp năng lượng cho khởi động xe và các thiết bị điện mà còn có thể lưu trữ điện năng. Vậy cấu tạo của bình ắc quy như thế nào? Nguyên lý hoạt động ra sao? Trong bài viết ngay dưới đây, Dragon Auto sẽ đưa đến bạn thông tin chi tiết về cấu tạo ắc quy ô tô.

Cấu tạo của bình ắc quy ô tô

Bình ắc quy ô tô là một thiết bị lưu trữ năng lượng điện, cấu tạo từ nhiều bộ phận khác nhau, nhằm đảm bảo cung cấp năng lượng cần thiết cho động cơ và các thiết bị điện khác trên xe. dưới đây là cấu tạo chi tiết của ắc quy.

Cấu tạo bên ngoài

Cấu tạo bên ngoài của ắc quy ô tô gồm những bộ phận sau: Vỏ bình, cọc bình, cửa thông hơi. Dưới đây là thông tin chi tiết của các bộ phận này.

Vỏ bình

• Có khả năng chịu axit: Dung dịch bên trong ắc quy là axit sunlfuric có tính axit cao, vỏ bình ắc quy cần có khả năng chống sự ăn mòn của axit.
• Có khả năng chịu nhiệt: Bình ắc quy sẽ sinh ra một lượng nhiệt lớn trong quá trình hoạt động do đó vỏ bình phải có khả năng chịu nhiệt cao.
• Có khả năng chịu kiềm: Ắc quy sẽ sinh ra khí hydro và oxy trong quá trình nạp điện, các khí này sẽ phản ứng với nhau tạo ra nước và axit, do đó vỏ bình cần phải chịu được kiềm cao.

Cọc bình

• Cọc bình là hai đầu nối của ắc quy, thường được làm bằng chì để tăng khả năng dẫn điện.
• Cực dương: Cực dương của ắc quy được ký hiệu là dấu “+”, thường có màu đỏ.
• Cực âm: Cực âm được ký hiệu bằng dấu “-” và thường có màu đen.

Cửa thông hơi

• Cửa thông hơi là một lỗ nhỏ trên bình ắc quy.
• Cửa thông hơi có nhiệm vụ thoát khí và duy trì áp suất của bình ắc quy.

Cấu tạo bên trong

Cấu tạo bên trong ắc quy có 4 bộ phận chính: bản cực, dung dịch điện ly, màng chắn, ngăn bình.

Bản cực

• Cực dương: Được làm từ chì đioxit PbO2, có màu nâu đen.
• Cực âm: Được làm từ chì nguyên chất Pb, có màu xám bạc.

Chất điện ly

• Dung dịch điện ly bên trong ắc quy là dung dịch axit sunfuric H2SO4 loãng.
• Dung dịch điện ly có nhiệm vụ vận chuyển ion và dẫn điện.

Màng chắn

• Màng chắn là một tấm nhựa mỏng được đặt giữa các bản cực.
• Màng chắn có chức năng cách điện giữa các bản cực và cho phép ion thẩm thấu dung dịch điện ly đi qua.

Ngăn bình

• Ngăn bình là các ô nhỏ được chia ra từ những bản cực, giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các bản cực và dung dịch điện phân từ đó giúp tăng hiệu suất hoạt động cho ắc quy.

Nguyên lý hoạt động của bình ắc quy ô tô

Nguyên lý hoạt động của ắc quy sẽ diễn ra hai quá trình: Quá trình nạp điện và quá trình phóng điện. Dưới đây là thông tin chi tiết về hai quy trình này.

Quá trình nạp điện

• Khi ắc quy nạp điện, dòng điện từ nguồn điện ngoài như bộ sạc sẽ đi qua các bản cực của ắc quy và xảy ra các phản ứng hóa học.
• Tại cực dương, xảy ra phản ứng hóa học:
  PbSO4 + H2O → PbO2 + H2SO4 + 2e-
• Tại cực âm, xảy ra phản ứng hóa học:
  PbSO4 + 2H+ + 2e- → Pb + H2SO4
• Các phản ứng hóa học trên sẽ dẫn đến sự chuyển đổi của chì sunfat chuyển thành chì dioxit ở cực dương và chì nguyên chất ở cực âm.
• Quá trình sạc điện sẽ diễn ra liên tục cho đến khi tất cả chì sunfat chuyển thành chì đioxit và chì nguyên chất, dung dịch điện ly đạt được độ đậm đặc nhất định.
• Điện năng lúc này sẽ được chuyển hóa thành hóa năng.

Quá trình phóng điện

• Khi ắc quy được sử dụng để cung cấp điện cho các thiết bị điện, dòng điện sẽ đi qua các bản cực theo chiều ngược lại với chiều khi sạc điện.
• Tại cực dương, phản ứng hóa học xảy ra:
  PbO2 + H2SO4 → PbSO4 + 2H+ + 2e-
• Tại cực âm, phản ứng hóa học xảy ra:
  Pb + H2SO4 → PbSO4 + 2H+ + 2e-
• Các phản ứng hóa học ở trên dẫn đến sự chuyển đổi trạng thái của chì ddioxxit thành chì sunfat ở cực dương, chì nguyên chất thành chì sunfat ở cực âm.
• Quá trình phóng điện sẽ diễn ra liên tục cho đến khi dung dịch điện ly đạt đến độ loãng nhất định hoặc khi ắc quy không còn đủ khả năng cung cấp điện.
• Hóa năng sẽ được chuyển hóa thành điện năng cung cấp cho xe.

Các thông số cơ bản của ắc quy ô tô

Việc lựa chọn ắc quy phù hợp và hiểu các thông số trên ắc quy ô tô là vô cùng quan trọng. Dưới đây là thông tin chi tiết về các thông số trên ắc quy ô tô.

Dung lượng ắc quy

• Dung lượng của ắc quy chỉ lượng điện năng mà bình ắc quy có thể cung cấp trong một khoảng thời gian nhất định. Được đo bằng đơn vị ampe giờ (Ah).
• Dung lượng ắc quy càng cao thì ắc quy có thể cung cấp điện năng nhiều hơn cho các thiết bị điện.
• Dung lượng của mỗi ắc quy phụ thuộc vào diện tích bề mặt bản cực , số lượng bản cực và nồng độ dung dịch điện ly.

Điện áp bình ắc quy

• Điện áp bình ắc quy là hiệu điện thế giữa hai cực của bình ắc quy, được đo bằng đơn vị V. Điện áp ắc quy thông dụng nhất là 12V.
• Điện áp của ắc quy phụ thuộc và nồng độ, nhiệt độ, dung dịch điện ly và số lượng bản cực nối tiếp.

Nội trở của bình ắc quy

• Nội trở của bình ắc quy là điện trở bên trong bình ắc quy, được đo bằng đơn vị Ohm.
• Nội trở ắc quy càng thấp thì hiệu suất hoạt động ắc quy càng cao.
• Bao hồm điện trở của dung dịch điện ly, nhiệt độ dung dịch điện ly và số lượng bản cực nối tiếp.

Xem ngay: Cách tính công suất và dung lượng của bình ắc quy

Ưu điểm và nhược điểm của bình ắc quy ô tô

Ắc quy ô tô là một thiết bị cung cấp và lưu trữ năng lượng. Ắc quy mang đến nhiều ưu điểm vượt trội như: Dễ dàng bảo trì và sử dụng, khả năng cung cấp điện năng ổn định, tuổi thọ cao và độ bền tốt. Bên cạnh đó cũng có một số nhược điểm như trong: Trọng lượng nặng và kích thước lớn, nếu có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không xử lý đúng cách.

Ưu điểm

• Ắc quy ô tô dễ dàng bảo dưỡng, bảo trì và sử dụng. Một số dòng ắc quy không cần bảo dưỡng hoặc châm nước cất định kỳ.
• Tuổi thọ cao và độ bền tốt: Thường được sản xuất với công nghệ tiên tiến, có khả năng chống va đập và nhiệt độ cao.
• Có khả năng cung cấp điện năng ổn định: Cung cấp dòng điện ổn định cho các thiết bị trên xe trong khoảng thời gian dài.

Nhược điểm

• Trọng lượng nặng và kích thước lớn: Trọng lượng ắc quy khá nặng gây ảnh hưởng đến việc lắp đặt và di chuyển.
• Có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách, lượng axit sunfuric trong ắc quy rất độc hại và nguy hiểm cho người sử dụng.

Các câu hỏi thường gặp (FAQ)

Dưới đây là giải đáp cho một số câu hỏi về cấu tạo của ắc quy ô tô.

Làm sao để biết bình ắc quy ô tô cần thay thế?

Ắc quy ô tô cần thay thế khi có các dấu hiệu như: Điệp áp xe giảm, xe khó khởi động và dung dịch điện ly cạn.

Bình ắc quy ô tô có thể tự bảo dưỡng không?

Ắc quy ô tô có thể tự bảo dưỡng bằng cách kiểm tra định kỳ và vệ sinh các cực.

Có thể bạn quan tâm:

Cách sạc bình ắc quy ô tô đúng cách, an toàn tại nhà

Cách bảo quản bình ắc quy khi không sử dụng lâu ngày

Ắc quy ô tô là một thiết bị cung cấp điện năng quan trọng cho động cơ ô tô. Cấu tạo từ hiều thành phần khác nhau, mỗi bộ phận đảm nhận một vai trò khác nhau. Hiểu rõ về cấu tạo bình ắc quy nguyên lý hoạt động của bình giúp bạn sử dụng và bảo quả ắc quy đúng cách, kéo dài tuổi thọ cho bình ắc quy.