Ắc quy kiềm là gì? Tổng quan thông tin về ắc quy kiềm

Ắc quy kiềm là gì? Đây là loại ắc quy được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào độ bền cao và khả năng cung cấp năng lượng ổn định. Nếu bạn đang muốn tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của ắc quy kiềm, hãy cùng Ắc quy Gia Phát khám phá những thông tin hữu ích qua bài viết dưới đây.

1. Ắc quy kiềm là gì?

Ắc quy kiềm là một loại ắc quy lấy năng lượng từ phản ứng giữa kim loại kẽm và mangan đioxit.

So với ắc quy kẽm – carbon hoặc kẽm clorua, ắc quy kiềm có mật độ năng lượng cao hơn và thời hạn sử dụng lâu hơn nhưng vẫn cung cấp cùng một điện áp.

Ắc quy kiềm có tên gọi như vậy vì loại này sử dụng chất điện phân kiềm là kali hydroxit thay vì chất điện phân amoni clorua có tính axit hoặc kẽm clorua của pin kẽm – cacbon. Các hệ thống pin khác cũng sử dụng chất điện phân kiềm, nhưng chúng sử dụng các vật liệu hoạt tính khác nhau cho các điện cực.

Ắc quy kiềm chứa kẽm và mangan điôxít, có thể gây độc ở nồng độ cao. Tuy nhiên, so với các loại ắc quy khác, tính độc hại của ắc quy kiềm ở mức trung bình.

=> Xem thêm:

• Ắc quy nước là gì? Tại sao nên dùng ắc quy nước
• Ắc quy pin Lithium là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• Ắc quy chì axit VRLA kiểu có van điều chỉnh là gì? Có mấy loại?

2. Cấu tạo ắc quy kiềm

Ắc quy kiềm có cấu tạo gồm các thành phần chính sau:

• Bản cực dương (cực oxy hydrat – kiềm): Làm bằng hợp kim thép mạ kiềm, có thiết kế thẳng, dẹp và có quai ở phía trên để gắn bu lông, giúp kết nối các bản cực dương với nhau.
• Bản cực âm (cực sắt): Cũng được làm từ hợp kim thép mạ kiềm, có thiết kế tương tự bản cực dương và được nối với nhau bằng bu lông. Bản cực âm có chức năng nhận và lưu trữ các electron trong quá trình sạc.
• Dung dịch điện giải: Là dung dịch kali hydroxit (KOH), đóng vai trò là môi trường dẫn điện cho các ion di chuyển giữa hai cực.
• Chất xúc tác: Thường là điôxit liti (LiO2), được thêm vào dung dịch điện giải để tăng tốc phản ứng hóa học và cải thiện hiệu suất ắc quy.

Dung lượng của ắc quy kiềm phụ thuộc vào số lượng, kích thước và thiết kế của các bản cực. Ắc quy dung lượng lớn thường có nhiều bản cực hơn và kích thước lớn hơn.

3. Nguyên lý hoạt động của ắc quy kiềm

• Phản ứng diễn ra trong ắc quy kiềm hoạt động theo công thức:

(+) NiOOH │ KOH │ Cd (-)

• Phản ứng tổng quát:

Cd + 2 NiOOH + 2H2O ↔ 2 Ni(OH)2 + Cd(OH)2

• Quá trình phóng nạp điện cực:

Ni(OH)2 +OH- ↔ NiOOH + H2O + e

Cd + 2OH- ↔ Cd (OH)2 + e

φ(+) = φo NiOOH/Ni(OH)2 – 0,059 lg [OH-]

φ(-) = φoCd(OH)2/Cd – 0,059 lg [OH-]

Chất điện phân KOH không tham gia vào phản ứng, chỉ đóng vai trò như chất dẫn điện. Vì vậy, sức điện động của ắc quy không phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân.

4. Ứng dụng của bình ắc quy kiềm trong đời sống

Bình ắc quy kiềm được ứng dụng rộng rãi nhờ đặc tính bền bỉ và khả năng cung cấp năng lượng ổn định. Các ứng dụng phổ biến có thể kể đến như:

• Thiết bị điện tử dân dụng: Cung cấp nguồn cho điều khiển từ xa, đồ chơi trẻ em, máy ảnh, đèn pin, đồng hồ treo tường, bàn phím và chuột không dây.
• Thiết bị y tế: Sử dụng trong một số thiết bị y tế xách tay hoặc dự phòng.
• Ứng dụng công nghiệp: Dùng trong các bộ lưu điện (UPS) công suất nhỏ, hệ thống chiếu sáng khẩn cấp, hoặc các thiết bị đo đạc chuyên dụng.
• Ứng dụng khác: Một số loại ắc quy kiềm chuyên dụng còn được dùng trong xe nâng điện, đầu máy xe lửa, hoặc các hệ thống cần nguồn điện dự phòng công suất lớn.

5. Ưu và nhược điểm của ắc quy kiềm

5.1 Ưu điểm của ắc quy kiềm

• Chi phí sử dụng về lâu dài có thể thấp hơn nhờ tuổi thọ cao, đặc biệt với các loại có thể sạc lại.
• An toàn hơn cho môi trường so với một số loại khác do không chứa chì hoặc thủy ngân (đối với nhiều loại pin kiềm thông dụng và ắc quy Ni-MH).
• Mật độ năng lượng tương đối cao, cho phép lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong một kích thước nhất định.
• Tuổi thọ sử dụng dài, có khả năng chịu được nhiều chu kỳ nạp xả (đặc biệt là dòng Ni-Cd và Ni-MH).
• Quá trình nạp điện cho một số loại ắc quy kiềm khá linh hoạt, có thể chấp nhận dòng nạp cao hơn mức tiêu chuẩn.
• Cung cấp dòng điện ổn định trong quá trình hoạt động.

5.2 Nhược điểm của ắc quy kiềm

• Kích thước và trọng lượng có thể lớn, gây khó khăn khi lắp đặt trong không gian nhỏ.
• Giá thành ban đầu thường cao hơn so với ắc quy axit-chì.
• Điện trở trong có thể cao hơn so với ắc quy axit, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp dòng xả tức thời rất lớn.
• Một số loại như Niken Cadimi (Ni-Cd) dễ gặp hiện tượng “hiệu ứng nhớ”, làm giảm dung lượng nếu không được xả cạn đúng cách trước khi sạc.
• Ắc quy Niken Cadimi (Ni-Cd) chứa Cadmium, một kim loại nặng độc hại, đòi hỏi quy trình xử lý và tái chế nghiêm ngặt để bảo vệ môi trường.

6. Các loại ắc quy kiềm phổ biến hiện nay

6.1 Ắc quy kiềm Niken Metal Hydride (Ni-MH)

Ắc quy Ni-MH là một bước cải tiến từ công nghệ Ni-Cd, sử dụng hợp kim hấp thụ hydro làm điện cực âm thay vì Cadmium. Điều này giúp chúng trở nên thân thiện hơn với môi trường.

Ưu điểm:

• Mật độ năng lượng cao: Cao hơn Ni-Cd, cho phép lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong cùng kích thước.
• Ít độc hại: Không chứa Cadmium độc hại, an toàn hơn cho môi trường và dễ xử lý hơn.
• Ít hoặc không có hiệu ứng nhớ: So với Ni-Cd, hiệu ứng nhớ trên ắc quy Ni-MH đã được giảm thiểu đáng kể, giúp duy trì dung lượng tốt hơn.

Nhược điểm:

• Giá thành cao hơn Ni-Cd: Thường có chi phí sản xuất và giá bán cao hơn.
• Nhạy cảm với nhiệt độ: Hiệu suất có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp.
• Tuổi thọ chu kỳ có thể ngắn hơn Ni-Cd trong một số điều kiện: Mặc dù công nghệ đã cải thiện, nhưng trong một số ứng dụng khắc nghiệt, Ni-Cd vẫn có thể tỏ ra bền bỉ hơn về số chu kỳ.
• Tỷ lệ tự xả cao hơn một chút so với Ni-Cd trong một số trường hợp.

6.2 Ắc quy kiềm Niken Cadimi (Ni-Cd)

Ắc quy Ni-Cd là một trong những loại ắc quy sạc lại được sử dụng khá lâu đời, bao gồm hai điện cực chính là Niken Oxyhydroxide (NiOOH) và Cadmium (Cd), cùng với dung dịch điện phân kiềm (thường là Kali Hydroxit – KOH).

Ưu điểm:

• Độ bền cao, tuổi thọ chu kỳ dài: Có khả năng chịu được số lượng lớn chu kỳ nạp và xả (có thể lên đến hơn 1500 chu kỳ).
• Khả năng chịu tải tốt và cung cấp dòng xả cao: Phù hợp với các thiết bị đòi hỏi dòng khởi động lớn hoặc hoạt động ở cường độ cao.
• Hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt: Chịu được cả nhiệt độ cao và thấp.
• Giá thành tương đối phải chăng hơn so với một số công nghệ mới.

Nhược điểm:

• Hiệu ứng nhớ (Memory Effect): Đây là nhược điểm lớn nhất. Nếu không được xả cạn pin thường xuyên trước khi sạc lại, dung lượng của pin sẽ giảm dần.
• Chứa Cadmium độc hại: Cadmium là kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được thải bỏ và tái chế đúng cách.
• Mật độ năng lượng thấp hơn Ni-MH: Cần kích thước lớn hơn để có cùng dung lượng so với Ni-MH.

7. Giá ắc quy kiềm 

Giá ắc quy kiềm có thể thay đổi tùy theo dung lượng, loại và thương hiệu cụ thể. Tuy nhiên, mức giá giữa các sản phẩm thường không chênh lệch quá nhiều. Trên thị trường, ắc quy kiềm thường được bán với giá từ khoảng 750.000 VNĐ đến 14.000.000 VNĐ, tùy vào nhu cầu sử dụng và thông số kỹ thuật của từng mẫu.

Hy vọng những thông tin được chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn có những thông tin cơ bản để trả lời cho câu hỏi Ắc quy kiềm là gì? Nếu vẫn còn thắc mắc, liên hệ ngay với Ắc quy Gia Phát qua số điện thoại 0921552266 để được giải đáp chi tiết nhất.