Tìm hiểu chuyên sâu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy chì axit, từ những yếu tố cơ bản đến phức tạp. Trang bị kiến thức cần thiết nhằm tối ưu hóa hiệu năng và tăng cường độ bền cho ắc quy. Liên hệ ngay Ắc Quy Đồng Khánh để được tư vấn và cung cấp sản phẩm chất lượng cao. 
 
I. Mở bài 
Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, ắc quy chì axit vẫn đóng góp một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực quan trọng của đời sống và sản xuất. Từ vai trò cung cấp điện cho ô tô, xe máy, cho đến việc đảm bảo nguồn điện liên tục cho các thiết bị điện tử và hệ thống dự phòng, cho đến lưu trữ năng lượng tái tạo, ắc quy chì axit luôn là lựa chọn hàng đầu nhờ vào độ ổn định và khả năng hoạt động bền bỉ. 
 
Bài viết này được biên soạn nhằm mục đích phân tích chi tiết về những thành phần cấu tạo và cách thức hoạt động của ắc quy chì axit. Điều này sẽ giúp độc giả nắm bắt được các nguyên lý cơ bản để hiểu rõ hơn về thiết bị lưu trữ năng lượng quan trọng này, nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng và kéo dài tuổi thọ. Đồng thời, chúng tôi cũng muốn nhấn mạnh vai trò của Ắc Quy Đồng Khánh, một trong những nhà cung cấp ắc quy hàng đầu, cam kết về chất lượng sản phẩm, phù hợp với mọi yêu cầu sử dụng của người tiêu dùng. 
 
Nội dung chính 
Giới thiệu chung về ắc quy chì axit 
Thiết bị ắc quy chì axit là một dạng pin điện hóa có khả năng chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện và ngược lại. Đây là công nghệ ắc quy có lịch sử lâu đời và phổ biến nhất toàn cầu, nhờ vào độ tin cậy, chi phí hợp lý và khả năng cung cấp dòng điện khởi động cao. 
 
Các ứng dụng chủ yếu của ắc quy chì axit bao gồm từ lĩnh vực vận tải, như ô tô, xe máy, xe điện công nghiệp, cho đến các giải pháp lưu trữ năng lượng trong công nghiệp và gia đình, gồm các hệ thống năng lượng tái tạo, hệ thống nguồn dự phòng (UPS) và các thiết bị viễn thông. 
 
 
Hiện tại, thị trường cung cấp hai dạng ắc quy chì axit chính, gồm ắc quy chì axit ngập nước (Flooded) và ắc quy chì axit kín (SLA): 
 
Ắc quy chì axit hở (Flooded/Wet Cell): Đây là dạng ắc quy đã có từ lâu, cần phải định kỳ bổ sung nước tinh khiết để duy trì mức chất điện phân. Chúng phổ biến trong các hệ thống khởi động xe và những nơi cần dòng xả tức thời cao. 
Ắc quy kín (SLA): Gồm hai phân loại chính là AGM và Gel. Chất điện phân được giữ trong vật liệu sợi thủy tinh thấm hút (AGM) hoặc dạng thạch (Gel). Loại ắc quy này không cần châm nước, có khả năng chống tràn và hoạt động tốt ở nhiều vị trí khác nhau. Chúng phù hợp cho các ứng dụng chu kỳ sâu và dự phòng. 
Mặc dù có nhiều ưu điểm, như chi phí đầu tư ban đầu thấp, khả năng chịu đựng tốt và dòng điện khởi động cao, ắc quy chì axit vẫn có những nhược điểm nhất định. Đó là trọng lượng lớn, mật độ năng lượng thấp, và nhạy cảm với việc xả sâu hoặc sạc quá mức, dẫn đến suy giảm tuổi thọ và hiệu năng. 
 
Các thành phần cơ bản của ắc quy chì axit 
Để nắm bắt cơ chế vận hành, việc tìm hiểu cấu trúc của ắc quy chì axit là rất quan trọng. Cấu trúc của một ắc quy chì axit tiêu chuẩn gồm nhiều bộ phận được sắp xếp để hoạt động đồng bộ nhằm mục đích tích trữ và giải phóng điện năng. 
 
2.1. Các thành phần của ắc quy chì axit 
Các bộ phận chính tạo nên ắc quy chì axit bao gồm: 
 
 
 
Thùng chứa (vỏ ắc quy): 
 
Nguyên liệu: Phổ biến là nhựa PP hoặc cao su chịu lực, có tính kháng axit cao. 
Vai trò: Bảo vệ các thành phần bên trong khỏi tác động vật lý và hóa học từ môi trường bên ngoài. Thùng chứa được thiết kế với nhiều ngăn riêng biệt (cells), mỗi ngăn chứa một cặp điện cực và chất điện phân, tạo thành một đơn vị điện áp khoảng 2V. 
Các bản cực (cực dương và cực âm): 
 
Điện cực dương: Được làm từ chì dioxide (PbO2), có màu nâu sẫm hoặc xám đen. Nơi phản ứng oxy hóa diễn ra trong quá trình xả điện. 
Điện cực âm: Là chì nguyên chất ở dạng xốp (Pb), có màu xám. Là vị trí xảy ra phản ứng khử khi ắc quy phóng điện. 
Thiết kế: Cả hai bản cực đều sở hữu cấu trúc dạng lưới, thường sử dụng hợp kim chì-antimon hoặc chì-canxi. Thiết kế lưới này giúp mở rộng bề mặt tiếp xúc, nâng cao tính dẫn điện và cung cấp sự ổn định cơ học cho vật liệu. 
Điện phân: 
 
Cấu tạo: Là hỗn hợp axit sulfuric (H2SO4) được pha loãng với nước tinh khiết. 
Vai trò: Là môi trường trung gian cho sự di chuyển của ion, cho phép các phản ứng hóa học diễn ra trên bề mặt các tấm cực. Mật độ axit sulfuric biến đổi theo trạng thái sạc/xả của bình ắc quy. 
Thành phần bổ trợ: 
 
Bộ phận phân cách: Là những tấm vật liệu có lỗ rỗng, không dẫn điện. Chúng nằm xen kẽ giữa các tấm cực dương và âm để phòng ngừa chập điện mà vẫn cho phép ion di chuyển tự do qua. Phổ biến là vật liệu PVC, cao su, hoặc sợi thủy tinh. 
Van an toàn (Safety Valves): Có mặt trong ắc quy kín khí (SLA). Chúng cho phép khí H2 và O2 thoát ra khi áp suất trong bình ắc quy tăng cao vượt ngưỡng cho phép, ngăn chặn nguy cơ cháy nổ. 
Dây nối và đầu cực: Dây dẫn dùng để nối các cell còn cọc bình là nơi ắc quy kết nối với hệ thống điện bên ngoài. 
Cơ chế vận hành của từng bộ phận 
Trung tâm của quá trình lưu trữ và giải phóng năng lượng trong ắc quy chì axit chính là sự tương tác giữa các tấm cực và chất điện phân. 
 
Khi ắc quy xả (phóng điện): 
 
Ở bản cực dương (PbO2), PbO2 phản ứng với H2SO4 và ion hydro để tạo thành chì sulfat (PbSO4) và nước. Quá trình này sản sinh ra electron. 
Ở bản cực âm (Pb), chì xốp tương tác với axit sulfuric để tạo thành chì sulfat (PbSO4) và giải phóng electron. 
Electron dịch chuyển từ cực âm sang cực dương qua mạch ngoài, tạo ra dòng điện mà chúng ta sử dụng. Cùng lúc đó, ắc quy axit chì bị sử dụng hết, khiến nồng độ axit trong chất điện phân suy giảm. 
Trong quá trình sạc ắc quy: 
 
Các phản ứng hóa học diễn ra theo chiều ngược lại. Chì sulfat trên cả hai bản cực được tái tạo thành chì dioxide (ở cực dương) và chì nguyên chất (ở cực âm). 
Axit sulfuric được phục hồi, khiến nồng độ axit trong dung dịch điện phân tăng lên. Quá trình này yêu cầu cung cấp năng lượng điện từ bên ngoài. 
Cơ chế vận hành của ắc quy chì axit 
Hoạt động của ắc quy chì axit tuân theo các phản ứng hóa học hai chiều giữa kim loại chì, chì dioxide và axit sulfuric. 
 
Chu trình xả điện: 
Khi ắc quy được nối với một thiết bị sử dụng điện, năng lượng hóa học trong ắc quy chuyển hóa thành điện năng. Chi tiết hơn, ở điện cực âm (chì), chì (Pb) phản ứng với ion sulfat (SO4^2-) từ axit sulfuric để tạo thành chì sulfat (PbSO4) và giải phóng electron. 
Phản ứng tại cực âm: Pb + SO4^2- → PbSO4 + 2e- 
Tại cực dương (chì dioxide), chì dioxide (PbO2) phản ứng với ion sulfat (SO4^2-), ion hydro (H+) và electron để hình thành chì sulfat (PbSO4) và nước. 
Phản ứng tại điện cực dương: PbO2 + SO4^2- + 4H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O 
Phản ứng tổng quát trong quá trình xả: Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O 
Trong giai đoạn này, H2SO4 bị tiêu hao, dẫn đến giảm nồng độ trong dung dịch điện phân và làm giảm điện áp của ắc quy. 
 
Chu trình sạc điện: 
Khi có dòng điện từ bên ngoài đi vào ắc quy, quá trình hóa học sẽ diễn ra theo hướng đối lập. Chì sulfat (PbSO4) trên cả hai bản cực được tái tạo thành chì (Pb) tại cực âm và chì dioxide (PbO2) tại cực dương. Cùng lúc đó, axit sulfuric được phục hồi, dẫn đến sự gia tăng nồng độ trong chất điện phân và điện áp ắc quy cũng được nâng cao. 
Phản ứng tổng quát trong quá trình sạc: 2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbO2 + 2H2SO4 
 
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của ắc quy bao gồm: 
 
Nhiệt độ vận hành: Cả nhiệt độ quá cao và quá thấp đều có thể làm suy giảm hiệu năng và rút ngắn vòng đời. 
Độ xả cạn: Việc xả cạn thường xuyên sẽ rút ngắn đáng kể số chu kỳ nạp/xả của ắc quy. 
Phương pháp sạc: Cả việc sạc quá đầy hay sạc không đủ đều có thể gây hư hại cho ắc quy. 
Số lần nạp xả: Số lần ắc quy được nạp và xả ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ. 
Hiện tượng sulfat hóa: Việc hình thành lớp chì sulfat cứng trên bản cực có thể làm giảm dung lượng và khả năng tiếp nhận sạc của ắc quy. 
4. Những yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và hiệu suất 
Cấu trúc và hiệu suất của ắc quy chì axit không chỉ phụ thuộc vào thiết kế cơ bản, mà còn chịu tác động từ nhiều yếu tố then chốt khác. 
 
Vật liệu chế tạo tấm cực và chất lượng: Độ tinh khiết của chì, hợp kim (ví dụ: chì-antimon, chì-canxi), và chất lượng của bột oxit chì dùng để sản xuất paste đều tác động mạnh mẽ đến độ bền, dung lượng và khả năng chịu đựng các chu kỳ nạp xả của ắc quy. Nguyên liệu không đạt chuẩn có thể gây ra hiện tượng ăn mòn nhanh, tự phóng điện cao và làm giảm tuổi thọ. 
 
Chế độ vận hành và bảo quản: Việc thực hiện đúng các quy trình sử dụng và bảo dưỡng là yếu tố then chốt để kéo dài tuổi thọ và tối ưu hóa hiệu suất của ắc quy. Điều này bao gồm việc sạc đúng điện áp và dòng điện, tránh xả sâu quá mức, duy trì mức chất điện phân (đối với ắc quy hở), và giữ ắc quy trong môi trường nhiệt độ thích hợp. 
 
Các công nghệ mới cải tiến cấu tạo ắc quy chì axit: Ngành công nghiệp ắc quy không ngừng nghiên cứu và phát triển để cải thiện hiệu năng và tuổi thọ của ắc quy chì axit. Một số đổi mới nổi bật có thể kể đến: 
 
Vật liệu lưới cải tiến: Dùng hợp kim chì-canxi-thiếc giúp hạn chế ăn mòn và giảm hao hụt nước, nhất là trong các ắc quy kín khí. 
Công nghệ bản cực dạng ống: Áp dụng chủ yếu cho ắc quy chu kỳ sâu, tăng cường diện tích bề mặt hoạt động, cải thiện khả năng chịu xả sâu và tuổi thọ chu kỳ. 
Chất phụ gia carbon: Việc thêm carbon vào vật liệu paste của tấm cực âm cải thiện khả năng sạc, nhất là khi ắc quy ở trạng thái sạc một phần (PSoC). 
Nâng cấp tấm phân cách: Sử dụng vật liệu cách ly tiên tiến hơn giúp giảm điện trở nội, nâng cao khả năng chịu nhiệt và kéo dài tuổi thọ. 
5. Ứng dụng và tầm quan trọng của cấu tạo trong hiệu quả hoạt động 
Việc thiết kế cấu tạo ắc quy chì axit một cách chính xác và tối ưu là yếu tố quyết định trong việc đảm bảo hiệu suất, độ an toàn và tuổi thọ của sản phẩm. 
 
Đảm bảo hiệu suất lâu dài: Thiết kế tấm cực tối ưu và vật liệu cao cấp và sự cân bằng hóa học trong chất điện phân giúp ắc quy duy trì dung lượng và điện áp ổn định trong thời gian dài. Cấu trúc bền vững cũng hạn chế hiện tượng bong tróc vật liệu hoạt tính, đảm bảo dòng điện được cung cấp một cách liên tục và ổn định. 
 
An toàn và độ bền: Vỏ ắc quy làm từ vật liệu chịu axit và chống va đập bảo vệ các thành phần bên trong và ngăn chặn nguy cơ rò rỉ axit độc hại. Hệ thống van an toàn trong ắc quy kín khí đảm bảo áp suất nội bộ không vượt quá mức cho phép, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ. 
 
Quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến cấu tạo ắc quy: Để đảm bảo chất lượng và khả năng tương thích, ắc quy chì axit phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như IEC (International Electrotechnical Commission) và JIS (Japanese Industrial Standards). Các quy chuẩn này định rõ về kích thước, vật liệu, hiệu suất và các thử nghiệm an toàn, đảm bảo sản phẩm đáp ứng các yêu cầu khắt khe của thị trường. 
 
 
Để dễ hình dung, bảng sau đây tổng hợp chức năng của từng bộ phận cấu thành ắc quy chì axit: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Thành phần Chức năng chủ yếu Ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ Vỏ ắc quy Che chắn, phân tách các cell, chống rò rỉ axit Độ bền vật liệu quyết định an toàn và tuổi thọ cơ học Tấm cực dương (PbO2) Nơi xảy ra phản ứng oxy hóa khi phóng điện, khử khi nạp điện Chất lượng paste và lưới ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng và khả năng chịu chu kỳ Tấm cực âm (Pb) Nơi diễn ra phản ứng khử khi xả, oxy hóa khi sạc Tác động đến khả năng khởi động lạnh, chu kỳ sống và khả năng tiếp nhận sạc Dung dịch điện phân Môi trường dẫn ion, tham gia trực tiếp vào phản ứng Nồng độ và độ tinh khiết tác động đến hiệu suất điện hóa, tự phóng điện Miếng cách ly Chống đoản mạch, cho phép ion di chuyển Điện trở nội thấp và vật liệu bền giúp tăng hiệu suất và tuổi thọ Van thoát khí Giải phóng khí áp, ngăn ngừa nổ (ắc quy kín khí) Đảm bảo an toàn khi vận hành, nhất là khi sạc quá mức 
 
III. Kết bài 
Tổng kết lại, cấu trúc tỉ mỉ và sự tương tác đồng bộ của mỗi bộ phận là nhân tố quyết định hiệu năng, độ bền bỉ và tính an toàn của ắc quy chì axit. Hiểu biết sâu sắc về cấu tạo và nguyên lý hoạt động không chỉ hỗ trợ người dùng tối ưu hóa việc vận hành và bảo dưỡng, mà còn là cơ sở để đưa ra lựa chọn sản phẩm phù hợp với từng ứng dụng. 
 
Nhằm tìm kiếm các loại ắc quy chì axit đạt chuẩn chất lượng, đảm bảo hiệu suất vượt trội và tuổi thọ bền bỉ, quý khách hàng hãy liên hệ ngay Ắc Quy Đồng Khánh. Chúng tôi hân hạnh là đơn vị cung cấp các giải pháp ắc quy toàn diện, thỏa mãn mọi nhu cầu khó tính nhất của quý khách, kèm theo cam kết về chất lượng và dịch vụ chuyên nghiệp. 
 
 
 
 
 
 

Website: https://acquydongkhanh.vn/ac-quy-chi-axit/