Ắc quy là gì? Cấu tạo ắc quy, phân loại và ứng dụng

Ắc quy còn còn được biết đến với tên gọi khác như bình accu, bình điện là một thiết bị tích trữ năng lượng điện hóa, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho nhiều thiết bị khác nhau như phương tiện giao thông đến các hệ thống điện dự phòng. Mặc dù được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, không phải ai cũng nắm rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại ắc quy hiện có.

Bài viết này từ Ắc quy Gia Phát sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về ắc quy là gì, từ khái niệm cơ bản, đặc điểm, cấu tạo, phân loại theo chất điện phân và mục đích sử dụng, đến những ứng dụng thiết thực trong cuộc sống.

Ắc quy là gì?

Ắc quy là một loại nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi hóa năng thành điện năng để tích trữ và sau đó cung cấp điện cho các thiết bị khác. Điểm đặc biệt của ắc quy là khả năng nạp lại điện sau khi đã sử dụng hết, cho phép tái sử dụng nhiều lần, khác biệt với các loại pin chỉ sử dụng một lần.

Trong quá trình sử dụng và tìm hiểu, bạn có thể gặp một số tên gọi khác của ắc quy, bao gồm:

• Acquy, bình accu: Đây là cách gọi phổ biến, bắt nguồn từ tiếng Pháp “Accumulateur”.
• Bình ắc quy: Cách gọi đầy đủ và chính xác nhất.
• Ắc quy lưu điện, bình tích điện: Thường được sử dụng khi nói về vai trò dự phòng điện năng của ắc quy.

Cấu tạo của bình ắc quy cơ bản gồm những bộ phận nào?

Một bình ắc quy cơ bản bao gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau để thực hiện chức năng lưu trữ và giải phóng điện năng. Chúng ta có thể chia cấu tạo thành hai phần chính: bên trong và bên ngoài bình.

Các bộ phận chính bên trong bình ắc quy

Bản cực dương:

• Cấu tạo và vật liệu: Thường được làm từ Chì Oxit (PbO2​) hoặc hợp kim chì – canxi.
• Chức năng: Là nơi xảy ra phản ứng hóa học khi ắc quy phóng điện, giải phóng electron.

Bản cực âm:

• Cấu tạo và vật liệu: Thường được làm từ Chì nguyên chất (Pb) hoặc hợp kim chì.
• Chức năng: Là nơi nhận electron trong quá trình phóng điện và xảy ra phản ứng hóa học ngược lại khi nạp điện.

Chất điện phân:

• Vị trí và vật liệu phổ biến: Nằm giữa các bản cực, vật liệu phổ biến nhất là dung dịch Axit Sunfuric loãng (H2​SO4​). Ngoài ra, còn có dạng Gel (trong ắc quy khô Gel).
• Vai trò: Chất điện phân tạo môi trường cho các ion di chuyển giữa các bản cực, cho phép dòng điện chạy qua.

Tấm chắn / Lớp cách điện:

• Vị trí: Đặt giữa các bản cực dương và âm.
• Vai trò: Ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa các bản cực gây đoản mạch.

Bộ chùm cực:

• Cấu tạo: Các bản cực cùng loại (dương hoặc âm) trong cùng một ngăn được hàn nối với nhau để tăng diện tích tiếp xúc và hiệu suất.

Cấu tạo bên ngoài bình ắc quy

Vỏ bình:

• Vật liệu: Thường được làm từ nhựa Polypropylene (PP) có khả năng chịu được axit.
• Đặc điểm: Độ bền cơ học cao, chịu được môi trường khắc nghiệt. Có sự khác biệt giữa vỏ ắc quy nước (thường trong suốt hoặc có vạch MIN/MAX để dễ dàng quan sát mức dung dịch) và ắc quy khô (thường có màu tối).

Nắp vỏ bình:

• Vật liệu: Thường làm từ nhựa cứng.
• Đặc điểm: Nắp ắc quy nước thường có 6 nút vặn tương ứng với các ngăn và có lỗ thông hơi để thoát khí. Nắp ắc quy khô thường được hàn kín và chỉ có một lỗ thông hơi nhỏ.

Các cọc bình (đầu cực):

• Vị trí: Nằm ở trên nắp bình.
• Chức năng: Dùng để kết nối ắc quy với các thiết bị tiêu thụ điện bên ngoài hoặc với bộ sạc, hoặc kết nối giữa các ắc quy trong hệ thống.

Cấu tạo ngăn ắc quy

• Một bình ắc quy 12V thông thường có cấu tạo gồm 6 ngăn.
• Mỗi ngăn hoạt động như một pin đơn lẻ, tạo ra điện áp khoảng 2.1V.
• Các ngăn này được đấu nối tiếp với nhau để đạt được điện áp tổng của bình (6 ngăn x 2.1V/ngăn = 12.6V khi ắc quy no điện). Điện áp no điện của bình 12V thường là khoảng 12.6V.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của ắc quy

Ắc quy hoạt động dựa trên các phản ứng hóa học обратимые (thuận nghịch) xảy ra giữa các bản cực và chất điện phân.

Quá trình nạp điện

Khi dòng điện từ bộ sạc đi vào bình ắc quy:

• Năng lượng điện được chuyển hóa thành năng lượng hóa học và tích trữ trong ắc quy.
• Tại cực dương, các ion chì sulfat (PbSO4​) và nước (H2​O) chuyển thành Chì Oxit (PbO2​), ion sulfat (SO42−​) và ion hydro (H+).
• Tại cực âm, các ion chì sulfat (PbSO4​) nhận electron và chuyển thành Chì nguyên chất (Pb) và ion sulfat (SO42−​).

Quá trình phóng điện (xả điện)

Khi thiết bị tiêu thụ điện được kết nối với bình ắc quy:

• Năng lượng hóa học được chuyển hóa ngược lại thành năng lượng điện để cung cấp cho thiết bị.
• Tại cực dương, Chì Oxit (PbO2​), ion sulfat (SO42−​) và ion hydro (H+) phản ứng tạo thành chì sulfat (PbSO4​) và nước (H2​O).
• Tại cực âm, Chì nguyên chất (Pb) phản ứng với ion sulfat (SO42−​) tạo thành chì sulfat (PbSO4​) và giải phóng electron.

Cấu tạo chung của bình ắc quy gồm các bản cực và vách ngăn xen kẽ

Các thông số kỹ thuật quan trọng của bình ắc quy

Khi lựa chọn ắc quy, việc hiểu rõ các thông số ắc quy là rất quan trọng để đảm bảo chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Điện áp ắc quy (Volt – V)

• Là hiệu điện thế giữa hai đầu cực của ắc quy, quyết định khả năng cung cấp điện của ắc quy cho thiết bị.
• Các mức điện áp phổ biến bao gồm 6V, 12V, 24V và có thể cao hơn tùy thuộc vào ứng dụng và cách mắc nối các ắc quy.

Dung lượng ắc quy (Ampe giờ – Ah)

• Là tích số giữa dòng điện phóng (tính bằng Ampe) và thời gian phóng điện (tính bằng giờ) cho đến khi điện áp của ắc quy giảm xuống mức giới hạn cho phép.
• Thể hiện tổng lượng điện năng mà ắc quy có thể lưu trữ và cung cấp. Dung lượng Ah càng cao thì thời gian sử dụng ắc quy càng lâu cho một mức tải nhất định.

Các loại ắc quy phổ biến hiện nay

Phân loại theo chất điện phân

• Ắc quy kiềm: Loại ắc quy này sử dụng chất điện phân là kiềm.
• Ắc quy axit chì: Loại ắc quy này dùng axit làm chất điện phân và được chia thành hai nhóm nhỏ sau:Ắc quy axit chì MF không cần bảo dưỡng
  • Ắc quy axit hở: Gồm ắc quy nước dạng hở cần bảo dưỡng và ắc quy hở không cần bảo dưỡng MF. Loại ắc quy này có các lỗ để khí bên trong thoát ra ngoài.
  • Ắc quy axit kín: Gồm ắc quy tấm hút AGM và ắc quy Gel. Loại ắc quy này khí không thể thoát ra được.
• Ắc quy pin Lithium: Loại ắc quy này dùng chất điện phân là muối Lithium hoạt động trong môi trường hữu cơ.

 Phân loại theo mục đích sử dụng

• Ắc quy khởi động (Starting Battery): Được thiết kế để cung cấp dòng điện lớn trong thời gian ngắn để khởi động động cơ đốt trong (ô tô, xe máy, máy phát điện). Đặc điểm chính là khả năng phóng dòng điện rất cao trong một khoảng thời gian ngắn.
• Ắc quy công nghiệp / Ắc quy tải / Ắc quy viễn thông / Ắc quy lưu điện (Deep Cycle Battery): Được thiết kế để cung cấp dòng điện ổn định trong thời gian dài và có khả năng xả sâu nhiều lần mà không bị giảm tuổi thọ đáng kể. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng như bộ lưu điện UPS, xe điện, hệ thống năng lượng mặt trời, thiết bị viễn thông.

Ứng dụng đa dạng của ắc quy trong đời sống và sản xuất

Ắc quy có vô số ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chứng tỏ vai trò không thể thiếu của chúng trong cuộc sống hiện đại.

Khởi động động cơ

• Ô tô, xe máy, xe mô tô phân khối lớn: Đây là ứng dụng phổ biến nhất của ắc quy khởi động, cung cấp năng lượng ban đầu để quay động cơ.
• Máy nổ, máy phát điện: Tương tự, ắc quy giúp khởi động các loại động cơ này.

Cung cấp điện năng cho xe điện

• Xe đạp điện, xe máy điện: Ắc quy (thường là loại lithium-ion hoặc ắc quy chì-axit kín khí) là nguồn năng lượng chính cho các phương tiện này.
• Xe nâng điện, xe golf, xe chà sàn: Các loại xe chuyên dụng này sử dụng ắc quy tải để hoạt động.

Hệ thống lưu trữ điện

• Bộ lưu điện UPS (Uninterruptible Power Supply): Ắc quy là thành phần chính của UPS, cung cấp nguồn điện dự phòng khi có sự cố mất điện lưới, bảo vệ các thiết bị điện tử quan trọng như máy tính, máy chủ.
• Hệ thống điện mặt trời (solar): Ắc quy được sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời thu được vào ban ngày, cung cấp điện vào ban đêm hoặc khi trời không có nắng.
• Máy kích điện: Sử dụng ắc quy để chuyển đổi điện áp DC thành AC, cung cấp điện cho các thiết bị gia đình khi không có điện lưới.
• Các trung tâm dữ liệu, viễn thông, điện lực: Sử dụng hệ thống ắc quy lớn để đảm bảo nguồn cung cấp điện liên tục và ổn định.

Cung cấp điện dự phòng khi mất điện

• Hệ thống báo cháy, chống trộm, chiếu sáng khẩn cấp: Ắc quy đảm bảo các hệ thống an ninh và chiếu sáng vẫn hoạt động khi có sự cố mất điện.

Các ứng dụng kỹ thuật khác

• Giảm áp suất xung, giảm va chạm thủy lực: Trong một số hệ thống thủy lực, ắc quy thủy lực (hydraulic accumulator) được sử dụng để hấp thụ và giải phóng năng lượng chất lỏng, giúp giảm áp lực đột ngột và ổn định hệ thống.
• Làm bộ giảm sốc khí nén: Tương tự, trong hệ thống khí nén, ắc quy khí nén có thể được sử dụng như một bộ phận giảm xóc.
• Bù rò rỉ, bù nhiệt độ trong mạch kín: Trong các hệ thống kín, ắc quy có thể giúp duy trì áp suất ổn định bằng cách bù lại sự thay đổi thể tích do rò rỉ hoặc nhiệt độ.
• Cung ứng nhiên liệu/dầu bôi trơn cầm tay: Một số thiết bị cầm tay sử dụng ắc quy để cung cấp năng lượng cho bơm nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn.

Mua bình ắc quy ô tô loại nào tốt?

Hiện nay thị trường ắc quy tương đối nhộn nhịp với đa dạng các loại ắc quy và nhiều cửa hàng cung ứng mọc lên như nấm. Tuy nhiên, để chọn được dòng sản phẩm chất lượng phù hợp với nhu cầu, người dùng không nên bỏ qua những mẹo nhỏ sau:

• Dựa vào mục đích sử dụng thực tế về nguồn điện, yêu cầu cấp điện ra sao để chọn các ắc quy có thông số kỹ thuật, kích thước phù hợp.
• Xem xét về mức giá, mức giá bình ắc quy ô tô trên thị trường khá đa dạng, dao động từ khoảng vài trăm nghìn đồng cho đến vài triệu đồng. Chi phí này phụ thuộc vào thương hiệu, công nghệ sản xuất, dung lượng và chính sách bảo hành đi kèm. Hãy cân đối giữa ngân sách và chất lượng mong muốn.
• Căn cứ vào chất liệu để chọn những loại có thiết kế chắc chắn, có độ bền và tính an toàn cao.
• Chọn ắc quy dựa trên các thương hiệu uy tín như Vision, GS, Đồng Nai, Varta, Apollo,… để đảm bảo về chất lượng, chế độ bảo hành lâu dài.
• Tìm đến những cửa hàng bán uy tín, chất lượng với giá ắc quy hợp lý, chính sách bảo hành, bảo dưỡng tốt, chẳng hạn như Ắc quy Gia Phát.

Ắc Quy Gia Phát tự hào là một trong những đơn vị cung cấp ắc quy uy tín, chính hãng, chất lượng tốt nhất hiện nay. Không những thế, đến với chúng tôi, quý khách còn được hỗ trợ tư vấn nhiệt tình cách lựa chọn bình ắc quy với hàng loạt các dịch vụ ưu đãi kèm theo như giao hàng toàn quốc, đổi trả, hoàn tiền trong vòng 7 ngày, thanh toán linh hoạt nhiều hình thức,…

Sử dụng ắc quy đúng cách như thế nào?

Khi vừa mua ắc quy, người dùng nên nạp no điện cho ắc quy trước khi sử dụng. Thời gian nạp điện khoảng 10 giờ với dòng điện chuẩn bằng 1/10 dung lượng của ắc quy.

Mặc dù lúc xuất xưởng, ắc quy đã được nạp đầy điện. Nhưng trong quá trình di chuyển hoặc lưu kho, ắc quy sẽ tự động phóng điện. Thời gian trung chuyển, lưu kho càng lâu mức độ phóng điện càng nhiều. Thông thường, lượng điện hao hụt cho phép của ắc quy AGM là 3%/tháng, ắc quy Gel là 2%/tháng, lượng điện tự phóng từ 12% – 20%/ 6 tháng.

Chính vì thế, các nhà sản xuất khuyến cáo người dùng nên đem ắc quy nạp no điện rồi mới lưu kho nếu không sử dụng trong vòng 6 tháng.

Ngoài ra, tuổi thọ ắc quy ô tô có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ thích hợp nhất cho hoạt động của ắc quy từ 0-25 độ C, nhiệt độ cao nhất không vượt quá 60 độ C.

Nhiệt độ an toàn khi nạp điện và lưu kho phải nhỏ hơn 40 độ C, nhiệt độ phải nhỏ hơn 50 độ C khi phóng điện. Theo nhiều ý kiến cho biết, cứ tăng lên mỗi 8 độ C so với nhiệt độ lý tưởng 25 độ C, tuổi thọ ắc quy sẽ giảm đi một nửa.

Về điện áp nạp, điện áp quá cao sẽ khiến ắc quy bị trương phù, nhưng điện áp thấp lại không cung cấp đủ năng lượng cho động cơ. Nếu áp dụng phụ nạp thường xuyên thì điện áp của bình nạp tương ứng với từng loại ắc quy như sau:

• Đối với ắc quy 12VDC: Điện áp bình nạp từ 13.5 – 13.8 VDC.
• Đối với ắc quy 6V DC: Điện áp bình nạp từ 6.75 – 6.9 VDC.
• Đối với ắc quy 2VDC: Điện áp bình nạp từ 2.21 – 2.25 VDC.

Trường hợp người dùng nạp điện theo chu kỳ thì điện áp tương ứng là 14.4 – 15 VDC; 7.2 – 7.5 VDC; 2.23 – 2.36 VDC.

Bên cạnh đó, người dùng cần kiểm soát dòng nạp ổn định, nhỏ hơn hoặc bằng 1/10 dung lượng ắc quy. Tuy thời gian sạc kéo dài nhưng đảm bảo an toàn, cải thiện tuổi thọ cho bình. Tuyệt đối đừng ham dòng nạp lớn để rút ngắn thời gian sạc vì chúng có thể gây phù trướng, thậm chí hư bình ắc quy.

Về khả năng phóng điện, ắc quy phóng điện càng sâu thì vòng đời ắc quy càng ngắn. Chẳng hạn, nếu phóng điện 100% điện tích đến mức cạn kiệt, quy ước phòng+nạp = 1 vòng, thì vòng đời ắc quy tầm 250 lần, nếu chỉ phòng 50% thì vòng đời là 500 vòng, phòng 30% thì vòng đời lên đến 1300.

Chính vì thế, nhiều chuyên gia khuyên người dùng nên chọn dung lượng ắc quy càng lớn hơn so với nhu cầu thực tế càng tốt.

Ngoài ra, người dùng cũng nên lưu ý thêm những vấn đề sau để sử dụng ắc quy hiệu quả và an toàn hơn:

• Bảo trì, bảo dưỡng ắc quy định kỳ để tăng tuổi thọ cho bình.
• Thường xuyên kiểm tra các phần cọc bình, cáp nối, vỏ bình,… để phát hiện các sự cố phát sinh và kịp thời xử lý.
• Trước khi tháo, lắp, thay mới ắc quy, cần tắt máy và các hệ thống điện khác như máy lạnh, dàn DVD,…

• • Không nạp ắc quy với dòng nạp quá lớn, điện áp quá thấp hoặc quá cao.

• Mặc dù ắc quy không sử dụng trong một thời gian dài nhưng người dùng vẫn cần sạc đầy điện.
• Bảo quản ắc quy tại vị trí khô ráo, bằng phẳng, thoáng mát, tránh xa tầm tay trẻ em, các khu vực ngập nước, những nơi có ánh nắng mặt trời quá gắt, độ ẩm cao, hạn chế đặt gần các chất cháy nổ, nguồn lửa,…

Với những thông tin trên, tin chắc rằng quý khách đã giải đáp được câu hỏi “ắc quy là gì?”, đồng thời biết cách lựa chọn và sử dụng ắc quy an toàn, hiệu quả. Ngoài ra, đừng quên liên hệ với Ắc quy Gia Phát để được tư vấn cụ thể và nhận những ưu đãi hấp dẫn!

=> Xem thêm: Cách phục hồi ắc quy khô xe máy, xe ô tô đơn giản nhất