Cấu Tạo Ắc Quy Axit – Chì (AGM-VRLA)
Cấu tạo ắc quy axit – chì (AGM-VRLA)
Ắc quy axit – chì cấu tạo gồm những thành phần gì?
Gồm các bản cực bằng chì và oxit chì ngâm trong dung dịch axit sulfuaric. Các bản cực này thường có cấu trúc phẳng, dẹp, dạng khung lưới, làm bằng hợp kim chì antimon, có nhồi các hạt hóa chất tích điện. Các hóa chất này khi được nạp đầy là dioxit chì ở cực dương và chì nguyên chất ở cực âm.
Các bản cực được nối với nhau bằng những thanh chì ở phía trên, bản cực dương nối với bản cực dương , bản cực âm nối với bản cực âm. Chiều dài, chiều ngang, chiều dày và số lượng các bản cực sẽ xác định dung lượng của bình ắc quy.
Thông thường, các bản cực âm được đặt ở phía bên ngoài, do đó số lượng các bản cực âm nhiều hơn các bản cực dương . Các bản cực âm ngoài cùng thường mỏng hơn, vì chúng sử dụng diện tích tiếp xúc ít hơn.
Chất lỏng dùng trong bình ắc quy là dung dich axit sulfuaric. Nồng độ của dung dịch biểu trưng bằng tỷ trọng đo được, tùy thuộc vào loại ắc quy và tình trạng phóng nạp của bình.
Dung lượng của ắc quy axit – chì (AGM-VRLA)
Dung lượng của bình ắc quy thường được tính bằng ampe giờ (Ah). Ah đơn giản chỉ là tích số giữa dòng điện phóng với thời gian phóng điện. Dung lượng này thay đổi tuỳ theo nhiều điều kiện như dòng điện phóng, nhiệt độ chất điện phân, tỷ trọng của dung dịch, và điện thế cuối cùng sau khi phóng.
Quy trình nạp xả ắc quy axit – chì
Quá trình nạp ắc quy axit – chì (AGM-VRLA)
Khi ắc quy đã đƣợc lắp ráp xong, ta đổ dung dịch axit sunfuric vào các ngăn bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra lớp mỏng chì sunfat (PbSO4). Vì chì tác dụng với axit theo phản ứng:
PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ăc quy thì dòng điện một chiều được khép kín qua mạch ắc quy và dòng điện đi theo chiều: Cực dương của nguồn một chiều → Dung dịch điện phân → Đầu cực 2 của ắc quy → Cực âm của nguồn một chiều. Dòng điện một chiều sẽ làm cho dung dịch điện phân phân ly:
- H2SO4 → 2H(+) + SO4(2-)
Cation H+ theo dòng điện đi về phía bản cực nối với âm nguồn điện và tạo thành phản ứng tại đó:
- 2H(+) + PbSO4 → H2SO4 + Pb
Các anion SO4(2-) chạy về phía chùm bản cực nối với dương nguồn điện và cũng tạo thành phản ứng tại đó:
- PbSO4 + H2O + SO4(2-) → PbO2 + 2H2SO4
Từ các phản ứng hóa học trên ta thấy quá trình nạp điện đã tạo ra lượng axit sunfuric bổ sung vào dung dịch điện phân, đồng thời trong quá trình nạp điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí hydro (H2) và oxy (O2), lượng khí này sủi lên như bọt nước và bay đi.
Do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình nạp điện được tăng lên. Ắc quy được coi là đã nạp đầy khi quan sát thấy dung dịch sủi bọt đều (gọi đó là hiện tượng sôi). Lúc đó ta có thể ngắt nguồn nạp và xem như quá trình nạp điện cho ăc quy đã hoàn thành 95-98%.
Quá trình phóng điện của ắc quy axit – chì (AGM-VRLA)
Nối hai bản cực của ắc quy đã được nạp điện với một phụ tải, ví dụ như một bóng đèn thì năng lượng tích trữ trong ắc quy sẽ phóng qua tải, làm cho bóng đèn sáng. Dòng điện của ắc quy sẽ đi theo chiều: Cực dương của ắc quy (đầu cực đã nối với cực dương nguồn nạp) → Tải (bóng đèn) → Cực âm của ắc quy → Dung dịch điện phân → Cực dương của ắc quy. Quá trình phóng điện của ắc quy, phản ứng hoá học xảy ra trong ắc quy như sau:
Tại cực dương: PbO2 + 2H+ + H2SO4 +2e → PbSO4 + 2H2O
Tại cực âm: Pb + SO4(2-) → PbSO4 + 2e
Như vậy khi ắc quy phóng điện, chì sunfat lại được hình thành ở hai bản cực, làm cho các bản cực dần trở lại giống nhau, còn dung dịch axit bị phân thành cation 2H+ và anion SO4(2-) , đồng thời quá trình cũng tạo ra nước trong dung dịch, do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ắc quy cũng giảm dần.
Các thông số cơ bản của ắc quy axit – chì (AGM-VRLA)
Dung lượng ắc quy
Là điện lượng của ắc quy đã được nạp đầy, rồi đem cho phóng điện liên tục với dòng điện phóng tiêu chuẩn theo catalogue sản phẩm tới khi điện áp của ắc quy giảm xuống đến trị số giới hạn quy định ở nhiệt độ quy định. Dung lượng của ắc quy được tính bằng ampe-giờ (Ah).
Điện áp ắc quy
Tuỳ thuộc vào nồng độ chất điện phân và nguồn nạp cho ắc quy mà điện áp ở mỗi ngăn của ắc quy khi nó được nạp đầy sẽ đạt 2,6V đến 2,7V (để hở mạch), và khi ăc quy đã phóng điện hoàn toàn là 1,7V đến 1,8V. Điện áp của ắc quy không phụ thuộc vào số lượng bản cực của ắcquy nhiều hay ít.
Điện trở trong ắc quy
Là trị số điện trở bên trong của ắc quy, bao gồm điện trở các bản cực, điện trở dung dịch điện phân có xét đến sự ngăn cách của các tấm ngăngiữa các bản cực. Thường thì trị số điện trở trong của ắc quy khi đã nạp đầy điện là (0,001-0,0015)Ω và khi ắc quy đã phóng điện hoàn toàn là (0,02-0,025)Ω.
🔹 Xem thêm các sản phẩm: Ắc quy AGM-VRLA