Nguyên lý hoạt động của ắc quy ô tô

Bình ắc quy cung cấp dòng khởi động mạnh mẽ và nguồn điện ổn định cho các thiết bị điện trên xe trong một khoảng thời gian nhất định. Vậy ắc quy ô tô có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Thắc mắc của bạn sẽ được giải đáp trong bài viết về nguyên lý hoạt động của ắc quy dưới đây.

Tìm hiểu cấu tạo của ắc quy

Ắc quy ô tô là một nguồn điện hóa, dựa vào cấu tạo bình đặc biết và chất điện phân bên trong tạo ra sức điện động cho ắc quy. Dưới đây là thông tin chi tiết về cấu tạo của ắc quy.

Tổng quan về cấu tạo của ắc quy

Ắc quy hay còn được gọi là pin tái nạp, là một thiết bị lưu trữ điện năng. Được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực ô tô, thiết bị điện tử và nhiều ứng dụng khác.

Vỏ bình ắc quy được làm từ nhựa PVC, bảo vệ các bộ phận bên trong ắc quy, chống rò rỉ dung dịch điện phân và khí sinh ra trong quá trình hoạt động.

Gồm hai cực: Cực dương và cực âm, thường được làm từ chì dạng lưới hoặc tấm, tạo ra dòng điện khi kết hợp với dung dịch điện phân.

Cấu tạo của ắc quy chì axit

Ắc quy chì axit được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, loại ắc quy này hoạt động dựa trên phản ứng hóa học giữa chì và axit sunfuric để tạo ra điện năng.

Vỏ bình 

• Thường được làm từ nhựa polypropylene hoặc cao su cứng, cách điện.
• Thiết kế kín để ngăn rò rỉ axit ra ngoài môi trường.
• Bảo vệ các bộ phân bên trong.

Tấm cực

• Có hai tấm cực: Cực dương và cực âm.
• Cực dương được làm từ chì dạng lưới, phủ chì oxit PbO2.
• Cực âm: Được làm từ chì nguyên chất dạng lưới.
• Các tấm cực xếp xen kẽn và dược ngăn bởi các tấm ngăn.

Tấm ngăn

• Tấm ngăn thường được làm từ nhựa hoặc cao su xốp.
• Ngăn giữa cực âm và cực dương tránh sinh ra hiện tượng đoản mạch.
• Có độ xốp cao để các ion di chuyển giữa các điện cực.

Dung dịch điện phân

• Dung dịch điện phân là axit sunfuric loãng H2SO4 với nồng độ từ 30-35%.
• Có tác dụng dẫn điện giữa các tấm cực và tham gia vào phản ứng hóa học để tạo ra dòng điện.

Cấu tạo ắc quy AGM và Lithium ion

• Ắc quy AGM là một loại bình ắc quy chì axit sử dụng công nghệ tiên tiến, thay thế các tấm ngăn thông thường bằng thảm sợi thủy tinh có kích thước siêu nhỏ, được thấm dung dịch điện phân. Ắc quy AGM mang đến nhiều ưu điểm vượt trội, ổn định và bền bỉ hơn.

• Ắc quy Lithium ion là một loại ắc quy tiên tiến nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi ở nhiều thiết bị điện tử di động và ngày càng trở nên phổ biến hơn. Ắc quy Lithium ion có thể lưu trữ năng lượng nhiều hơn trên cùng một đơn vị khối lượng so với ắc quy chì axiy, tăng quãng thời gian sử dụng trong một lần sạc.

Nguyên lý hoạt động của ắc quy

Ắc quy là một thiết bị lưu trữ điện năng có thể sạc lại nhiều lần. Ắc quy hoạt động dựa trên phản ứng hóa học giữa hai điện cực trong dung dịch điện phân. Dưới đây là chi tiết nguyên lý hoạt động của ắc quy.

Nguyên lý cơ bản

Khi ắc quy được sạc điện, năng lượng điện từ nguồn sạc sẽ được chuyển hóa thành năng lượng hóa học sau đó lưu trữ bên trong ắc quy. Khi ắc quy được sử dụng, năng lượng hóa học sẽ được chuyển hóa trở lại ắc quy để trở thành năng lượng điện.

Quá trình phóng điện

1. Tại cực dương

• Các nguyên tử kim loại sẽ bị oxy hóa, giải phóng các electrong và tạo ra các ion kim loại. Có phản ứng hóa học là Pb => Pb2+ + 2e-
• Các electron di chuyển qua mạch ngoài đến cực âm.

2. Tại cực âm

• Các ion kim loại tiếp nhận electron từ mạch ngoài vào kết hợp với các nguyên tử hoặc phân tử khác trong dung dịch điện phân để tạo thành kim loại. Có phản ứng hóa học là  2H+ + 2e- => H2
• Phản ứng khử xảy ra, giải phóng năng lượng hóa học được lưu trữ trong ắc quy.

3. Dung dịch điện phân

• Nồng độ của ion kim loại tại cực dương giảm dần, trong khi đó nồng độ ion hydro tại cực âm tăng dần.
• Sự chênh lệch nồng độ ion giữa hai điện cực tạo ra điện thế, cung cấp năng lượng cho mạch ngoài.

Quá trình sạc điện

1. Tại cực dương

• Các ion kim loại tiếp nhận electron từ sạc và kết hợp cùng các nguyên tử hoặc phân tử khác trong dung dịch điện phân để tạo thành kim loại. Có phản ứng hóa học là: Pb2+ + 2e- => Pb
• Phản ứng khử xảy ra, nạp năng lượng hóa học vào ắc quy.

2. Tại cực âm

• Nước trong dung dịch điện phân bị phân hủy thành khí hyđro và oxy. Có phản ứng hóa học là 2H2O => 2H+ + O2 + 2e-
• Các electrong di chuyển qua mạch ngoài đến cực dương.

3. Dung dịch điện phân

• Nồng độ của ion kim loại tại cực dương tăng lên, nồng độ ion hydro tại cực âm giảm dần.
• Sự chênh lệch giữa nồng độ ion ở hai điện cực được giảm bớt, giúp ắc quy tiếp tục lưu trữ năng lượng điện cho lần sạc tiếp theo.

Các loại ắc quy phổ biến và ứng dụng

Trên thị trường hiện nay có 3 loại ắc quy phổ biến: Ắc quy chì axit, ắc AGM, ắc quy Lithium ion.

Ắc quy chì axit

• Ắc quy chì axit được ứng dụng nhiều trong khởi động động cơ xe ô tô và xe máy. Ắc quy chì cung cấp dòng điện lớn để khởi động động cơ xe, được nạp lại bởi máy phát điện khi xe hoạt động.
• Hệ thống UPS sử dụng ắc quy chì axit để lưu trữ điện năng khi mất điện, đảm bảo cung cấp điện cho các thiết bị điện.

Ắc quy AGM

• Ắc quy AGM phù hơp cho các phương tiên cho nhu cầu sử dụng điện cao và liên tục.
• Ắc quy AGM lưu trữ năng lượng cao hơn ắc quy thông thường, đáp ứng được những nhu cầu khởi động nhanh và mạnh mẽ.
• Cung cấp năng lượng mạnh mẽ cho các động cơ lớn, đáp ứng nhu cầu vận tải nặng.

Ắc quy Lithium ion

• Ắc quy Lithium ion cung cấp độ năng lượng cao, cho phép lưu trữ nhiều năng lượng hơn so với các loại ắc quy khác, giúp xe di chuyển xa hơn, thời gian sử dụng dài hơn.
• Trở thành một lựa chọn hàng đầu cho xe điện và thiết bị điện tử di động.

Lợi ích và hạn chế của các loại ắc quy

Dưới đây là một số lợi ích và hạn chế của một số loại ắc quy phổ biến hiện nay:

Lợi ích

Bảng thông tin về lợi ích của các loại ắc quy

Hạn chế

Bảng thông tin về hạn chế của các loại ắc quy

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Dưới đây là giải đáp cho một số câu hỏi thường gặp về các loại ắc quy ô tô.

Làm sao để biết ắc quy còn tốt

Giải đáp: Để biết ắc quy còn tốt hay không bạn có thể kiểm tra bằng một số cách sau:

1. Quan sát bằng mắt thường

• Vỏ ắc quy có bị phồng hay nứt vỡ không. Nếu có dấu hiệu bất thường nào sẽ cho thấy ắc quy bị hỏng.
• Cực ắc quy có bị ăn mòn hay rỉ sét không. Nếu có hãy vệ sinh bằng nước sạch và dung dịch chuyên dụng.
• Kiểm tra màu sắc mắt thần: Màu xanh - Ắc quy hoạt động ổn định, màu vàng - ắc quy cần sạc, màu đỏ - cần thay ắc quy mới.

2. Kiểm tra điện áp

• Sử dụng vôn kế, điện áp quy nên nằm trong khoảng từ 12.4V đến 12.7V.
• Điện áp khi khởi động động cơ nên cao hơn 13V, khi động cơ ổn định điện áp nên ở mức 14V.

Khi nào cần thay bình ắc quy mới

• Khi ắc quy hoạt động trong khoảng 3-5 năm, tùy vào điều kiện hoạt động của từng xe.
• Xe khó khởi động, đặc biệt vào điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
• Đèn xe yếu, các thiết bị điện hoạt động không ổn định.
• Ắc quy bị phồng, nứt vỡ, rò rỉ axit.
• Cực ắc quy bị ăn mòn hoặc rỉ sét.
• Mắt thần có màu đen.
• Điện áp ắc quy thấp hơn 12.4V khi nghỉ hoặc thấp hơn 13V khi khởi động.

Ắc quy Lithium ion có thể thay thế cho ắc quy chì axit không?

Giải đáp: Ắc quy Lithium ion có thể thay thế cho ắc quy chì axit trong một số trường hợp. Tuy nhiên cần lựa chọn ắc quy phù hợp vào nhu cầu sử dụng và khả năng thích ứng với xe.

Có thể bạn quan tâm:

Ắc Quy Ô Tô Bao Nhiêu Vôn?

Các dấu hiệu nhận biết bình ắc quy sạc đầy

Các loại ắc quy phổ biến nhất hiện nay là ắc quy chì axit, ắc quy AGM và ắc quy Lithium ion. mỗi loại ắc quy sẽ có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau để phù hợp với hoạt động các dòng xe khác nhau. Hãy lưu ý những ưu điểm và hạn chế của từng loại ắc quy để lựa chọn ắc quy phù hợp. Bài viết trên đã cung cấp đầy đủ thông tin về nguyên lý hoạt động của ắc quy, hãy nắm chắc thông tin để sử dụng ắc quy an toàn và hiệu quả nhất.