Những điều cần biết về ắc quy ô tô 

Cấu tạo của ắc quy axit chì thông thường. Ảnh: autobatteries. 

Ắc quy ô tô gồm những bộ phận nào?

Trả lời:

Chất điện phân (Electrolyte)

Chất điện phân là hỗn hợp dung dịch gồm axit sulfuric (H2SO4) và nước (H2O) (tỷ lệ 36-40%). Chất điện phân đóng vai trò kích hoạt phản ứng hóa học, tạo ra dòng điện cung cấp năng lượng cho ô tô. Nó thường có độ tinh khiết cao, vì sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm có thể làm thay đổi hiệu suất của nó trong việc phát điện.

Bản cực (Plate)

Một loại ắc quy ô tô thông thường bao gồm các tấm bản cực âm và dương. Cấu tạo của bản cực gồm một tấm lưới hợp kim chì đặt cạnh tấm vật liệu chì dioxide (PbO2) (bản cực +) và tấm vật liệu chì (Pb) (bản cực -). Tấm lưới hợp kim chì này có chức năng là vật liệu hỗ trợ hoạt động và là bộ thu dòng. Mỗi bản cực đều có một phần nối nhô lên phía trên giúp liên kết các bản cực lại với nhau.

Tấm ngăn/ Vách ngăn (Separator)

Là một bộ phận bằng vật liệu polyetylen hoặc các polyme nhựa khác, được đặt giữa bản cực dương và bản cực âm nhằm ngăn cách, tránh hai bản cực chạm vào nhau. 

Các điện cực/Cọc bình (Terminal/Bushing)

Các điện cực/Cọc bình ắc quy là điểm kết nối ắc quy với các bộ phận điện của ô tô. Giống như bất kỳ thiết bị điện nào, nó gồm hai cực âm và dương.

Vỏ bình ắc quy (Case)

Một loại vỏ bọc thường được thiết kế bằng nhựa polypropylen giúp bảo vệ các bộ phận bên trong và giảm thiểu tác động lên ắc quy, từ đó kéo dài tuổi thọ của ắc quy.

Cơ chế xả, nạp điện của ắc quy ô tô. Ảnh: batteryworld.

Cơ chế hoạt động của ắc quy như thế nào?

Trả lời:

Ắc quy ô tô hoạt động thông qua 2 cơ chế:

Cơ chế xả/sản sinh điện (Discharge)

Khi khởi động ô tô, một phản ứng hóa học xảy ra giữa chì dioxide (PbO2) trên bản cực dương và chì (Pb) trên bản cực âm với chất điện phân axit sulfuric (H2SO4). Phản ứng này tạo ra chì sunfat (PbSO4) bám lên mặt cả hai bản cực và giải phóng các electron qua mạch ngoài, qua đó cung cấp dòng điện cần thiết cho hệ thống điện của ô tô.

Phản ứng hóa học trong chu kỳ xả điện (cấp nguồn cho xe):

PbO2 + Pb + 2H2SO4  -> 2PbSO4 + 2H2O + Năng lượng điện

Cơ chế nạp/ lưu trữ điện (Charge)

Khi động cơ ô tô vận hành, máy phát điện của xe sẽ nạp điện lại cho ắc quy bằng cách đảo ngược phản ứng phóng điện. Qua đó, dưới tác dụng của dòng điện nạp từ máy phát, chì sunfat (PbSO4) bám trên hai bản cực sẽ phản ứng với nước (H2O) trong ắc quy để tái tạo chì dioxide (PbO2) bám lại bản cực dương, chì (Pb) bám lại bản cực âm và chất điện phân axit sulfuric (H2SO4).

Phản ứng hóa học trong chu kỳ nạp điện (bằng máy phát điện):

2PbSO4 + 2H2O -> PbO2 + Pb + 2H2SO4

Một số thông số kỹ thuật cơ bản của ắc quy ô tô. Ảnh: reddit.

Cách đọc thông số kỹ thuật của ắc quy?

Trả lời:

Ắc quy ô tô có nhiều thông số kỹ thuật khác nhau, bao gồm:

Dòng khởi động lạnh (Cold Cranking Amps - CCA) 

Đo khả năng khởi động động cơ của ắc quy ở 0o F (-17,8o C).

Dòng khởi động (Cranking Amps - CA)

Đo khả năng khởi động động cơ của ắc quy ở 32o F (0o C).

Dung lượng dự trữ (Reserve Capacity- RC)

Số phút mà ắc quy có thể cấp điện ở mức 25 amps mà không cần động cơ chạy. 

Chỉ số Amp-Giờ (Amp Hours- AH)

Chỉ số cho thấy lượng năng lượng mà ắc quy có thể cung cấp liên tục trong 20 giờ.

Chu kỳ sâu (Deep cycle)

Bài kiểm tra kéo dài 100 giờ về khả năng chịu đựng các chu kỳ xả/nạp lặp đi lặp lại của ắc quy.

Mã ngày (Date code)

Một chuỗi số và chữ cái được tìm thấy trên nhiều loại ắc quy cho biết thời điểm ắc quy được mua.

Kích thước nhóm (Group size)

Chỉ số phân loại cung cấp thông tin về kích thước vỏ ắc quy và vị trí đặt điện cực/cọc bình.

Lựa chọn loại ắc quy phù hợp với nhu cầu sử dụng của ô tô. Ảnh: Shutterstock.

Các loại ắc quy ô tô, ưu nhược điểm của chúng?

Trả lời:

Có nhiều loại ắc quy khác nhau dựa trên thiết kế, tính chất hóa học và hiệu suất của chúng. Hiện tại, trên thị trường đang có 3 loại phổ biến:

Ắc quy axit chì/ Ắc quy ướt (Lead acid battery/Wet cell battery)

Đây là loại ắc quy ô tô truyền thống và được sử dụng rộng rãi nhất. Nó hoạt động dựa trên phản ứng hóa học giữa chì dioxide (PbO2) và chì (Pb) với chất điện phân lỏng, thường là hỗn hợp axit sulfuric (H2SO4) và nước (H2O) nên nó còn có tên gọi khác là ắc quy ướt (Wet cell battery). Tuy nhiên, do tính chất của chất điện phân lỏng, sự bay hơi có thể xảy ra theo thời gian, dẫn đến giảm hiệu suất của ắc quy. Do đó, những loại ắc quy này cần được bảo dưỡng  định kỳ và bổ sung nước cất. Ắc quy axit chì gồm 2 loại:

Ắc quy SLI (Starting, Lighting, Ignition)

Ắc quy SLI (khởi động, chiếu sáng, đánh lửa) là loại ắc quy phổ biến nhất được sử dụng trên các phương tiện giao thông trên khắp thế giới. Thiết kế của ắc quy SLI tập trung vào việc cung cấp dòng điện cao trong thời gian ngắn, chủ yếu cần thiết trong quá trình khởi động động cơ. Khi động cơ khởi động, máy phát điện sẽ tiếp quản, cung cấp điện cho hệ thống điện của xe và sạc lại ắc quy.

Ắc quy chu kỳ sâu (Deep cycle battery)

Ắc quy chu kỳ sâu, còn được gọi là Ắc quy hàng hải (Marine battery), được thiết kế đặc biệt để cung cấp dòng điện ổn định và nhất quán trong thời gian dài. Không giống như ắc quy SLI, chúng được chế tạo để chịu được mức phóng điện sâu và chu kỳ lặp đi lặp lại mà không làm mất hiệu quả.

Ắc quy chu kỳ sâu sử dụng các bản cực dày hơn và vật liệu hoạt động đậm đặc hơn để chịu được các chu kỳ xả và nạp lặp đi lặp lại. Loại này dành cho các ứng dụng đòi hỏi nguồn điện liên tục theo thời gian, chẳng hạn như tàu thuyền, xe chơi gôn, xe RV và hệ thống năng lượng mặt trời.

Ưu:

Giá rẻ;

Độ bền và đáng tin cậy;

Tính phổ biến và dễ tái chế.

Nhược:

Trọng lượng nặng;

Mật độ năng lượng thấp;

Đòi hỏi bảo dưỡng và bổ sung nước cất thường xuyên;

Sự bay hơi của chất điện phân lỏng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của ắc quy theo thời gian;

Khả năng gây nguy hại cho môi trường.

Ắc quy VRLA (Ắc quy axit chì được điều chỉnh bằng van – Valve Regulated Lead Acid battery)

Ắc quy VRLA, còn được gọi là ắc quy axit chì kín, là một tiến bộ trong công nghệ ắc quy. Loại ắc quy này được niêm phong và không cần bảo trì, loại bỏ nhu cầu bổ sung nước cất. Chúng không thoát khí và lý tưởng để sử dụng trong không gian hạn chế với khả năng thông gió hạn chế. Ắc quy VRLA gồm 2 loại:

Ắc quy đệm thủy tinh hấp thụ (Absorbed Glass Mat- AGM)

Ắc quy AGM sử dụng các miếng đệm thủy tinh để hấp thụ chất điện phân, giúp ắc quy có khả năng chống tràn, chống rò rỉ, chống rung tốt hơn. Cơ chế hoạt động của AGM tương tự như ắc quy axit chì nhưng không không cần bảo dưỡng, an toàn hơn và chống ăn mòn. Loại này phù hợp hơn cho những chiếc xe hiện đại có nhiều thiết bị điện tử.

Ắc quy gel (Gel cell battery)

Ắc quy gel có chất điện phân được trộn với silica để tạo thành một chất sệt giống như gel. Thiết kế này cho phép ắc quy có khả năng chịu nhiệt, chống tràn, sốc vật lý và ngăn bay hơi chất điện phân cao mà không cần bảo dưỡng và có thể được sử dụng ở nhiều vị trí khác nhau. 

Ưu: 

Không cần bảo dưỡng;

Khả năng chống tràn, chống rò rỉ, chống rung tốt hơn; 

Tuổi thọ dài, ít bị chết trong trường hợp xả điện sâu;

Thời gian sạc đầy nhanh hơn so với ắc quy axit chì thông thường (AGM).

Nhược:

Đắt hơn ắc quy axit chì thông thường;

Nhạy cảm hơn với việc sạc quá áp;

Thời gian sạc đầy chậm hơn so với ắc quy axit chì thông thường (Ắc quy gel);

Khi hiệu suất bắt đầu giảm, ắc quy có xu hướng chết ngay sau đó.

Ắc quy Lithium-ion (Lithium-ion battery)

Đây là loại ắc quy sử dụng lithium làm vật liệu chính, cho phép mật độ năng lượng cao hơn, sạc nhanh hơn và trọng lượng nhẹ hơn so với ắc quy axit chì. Ắc quy lithium-ion thường được sử dụng trong xe điện và xe hybrid vì có tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao, hiệu suất sử dụng năng lượng tuyệt vời và khả năng tự xả thấp. Loại ắc quy này cũng có thể tái chế, khiến chúng trở thành một lựa chọn thân thiện với môi trường.

Ưu:

Mật độ năng lượng cao;

Trọng lượng nhẹ hơn;

Tuổi thọ dài hơn;

Thân thiện với môi trường, sử dụng vật liệu có thể tái chế.

Nhược:

Đắt hơn các loại ắc quy khác;

Đòi hỏi hệ thống quản lý phức tạp;

Quá nóng là mối lo ngại về an toàn trong một số trường hợp.

Kiểm tra điện áp là một trong những bước bảo dưỡng ắc quy định kỳ. Ảnh: shutterstock.