CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẠC ACQUY I. Cấu tạo Ácquy được cấu tạo bởi 2 hay nhiều các ngăn acquy nhỏ được ghép lại với nhau, các ngăn này chuyển hóa năng thành điện năng. Một ngăn gồm 2 bản cực, cực dương và cưc âm được nhúng một dung dịch điện phân nên sẽ có sự tác dụng giữa các bản cực với dung dich điện phân và sinh ra dòng điện một chiều. Trong trường hợp các acquy có thể sạc, các phản ứng hóa học diễn ra ngược lại bằng cách cho dòng điện vào acquy.
Accquy chì acid là loại acquy phổ biến nhất. Các thông số của acquy Điện áp: Mỗi ngăn acquy có một điện áp nhỏ, các ngăn sẽ được nối nối tiếp với nhau để đưa ra được một điện áp yêu cầu. acquy trên xe hơi thường là 6V hoặc 12V nên các ngăn được nối với nhau để tạo ra điện áp như trên. Khi dòng điện được đưa ra, điện áp sẽ giảm xuống, khi acquy được sạc điện áp lại tăng lên.
Mạch tương đương của acquy 8 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC Acquy có một suất điện động E được cho là không đổi, nhưng điện áp trên 2 bản cực là một giá trị khác V do điện trở trong của acquy. Phụ thuộc vào dòng điện I chảy ra 2 bản cực acquy. Điện áp trên 2 bản cực của acquy có thể tính như sau: V = E – IR Nếu như dòng điện I = 0, thì điện áp trên hai bản cực coi như bằng E. do đó E được coi là điện áp hở mạch.
Khi acquy được sạc thì điện áp sạc sẽ bị tăng lên bới IR. Vì vậy điện trở trong của acquy càng nhỏ càng tốt. Trong thực tế E không phải là một hằng số. Điện áp bị ảnh hưởng bởi trạng thái sạc và nhiều nhân tố khác như nhiệt độ.
Khả năng tích điện. Điện tích mà một acquy có thể cung cấp là một thống số quyết đinh. Đơn vị trong hệ SI là coulomb, là số điện tích khi một amp chảy qua trong một giây. Tuy nhiên đây là một đơn vị nhỏ.
Do đó amphour được sử dụng: 1Ampe chảy qua trong một giờ. VD: dung lượng của một acquy là 10Amphours nghĩa là nó có thể cung cấp dòng 1Ampe trong 10 giờ, hay là 2Ampe trong 5 giờ, 10Ampe trong 1 giờ. Nhưng thực tế theo như thông số là 10Amphours, nếu như 10Ampe được lấy ra thì khả năng phóng của acquy sẽ không quá 1 giờ. Một ví dụ khác với một acquy 100Amphour.
Dung lượng sẽ bị ảnh hưởng khi điện tích được lấy ra nhanh hay chậm. Khi phóng điện hết trong 1 giờ thì dung lượng giảm xuống chỉ còn khoảng 70Amphours. Mặt khác nếu phóng điện càng lâu ( khoảng 20 giờ) thì dung lượng lại lên tới 110Amphours. Hiện tương này xảy ra bởi nhưng phản ứng không mong muốn trong các ngăn acquy.
Hiện tượng đễ nhận thấy nhất trong acquy chì axit, nhưng nó cũng xảy ra với tất cả các loại acquy. Hiệu suất của năng lượng. 9 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC Đây là tỷ lệ giữa năng lượng mà một acquy có thể cung cấp cho tải với năng lượng cần thiết mà acquy nạp vào trước khi phóng điện. Tỷ lệ tự phóng điện.
Hầu hết các loại acquy khi không sử dụng đều bị xảy ra hiện tượng này, điều này cho thấy acquy không thể để không trong một thời gian dài mà không được nạp, tỷ lệ này phụ thuộc vào loại acquy, nhiệt độ môi trường… Nhiệt độ khi hoạt động và làm mát. Nhiều loại acquy có thể hoạt động ngay ở nhiệt độ mooit trường, một số hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, cần phải làm nóng lên mới sử dụng được và cần phải làm mát trong khi sử dụng. Tuy nhiên, hiệu suất acquy sẽ rất kém khi làm việc ở nhiệt độ thấp. Khi chọn acquy phải cân nhắc đến các yếu tố trên.
Tuổi thọ và số lần nạp lại. Hầu hết acquy chỉ có thể nạp lại khoảng vài tram lần, số lần nạp lại phụ loại acquy, cũng như thiết kế chi tiết, cách sử dụng của acquy, đây là thông quan trọng trong các thông số của acquy. Acquy chì axit. Đây là loại acquy được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại xe.
Ở trong các ngăn của loại acquy này cực âm được cấu tạo từ chì, cực dương làm từ chì oxit, các cực này được ngâm vào trong một dung dịch điện phân loãng của axit sunfuric. Axit sunfuric kết hợp với chì, chì oxit, sinh ra chì sunfat và nước, năng lượng sẽ được sinh ra trong suốt quá trình này. Pb + PbO2 + H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 10 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC Phản ứng trên được mô tả trên hình 1. Phản ứng trên mỗi cực acquy.
Phần trên của hình vẽ diễn tả quá trình phóng điện của acquy, cả 2 bản cực đều hình thành chì sunfat, dung dịch axit sunfuric bị loãng dần, Khi nạp điện, 2 bản cực trở lại thành chì và chì oxit, dung dịch điện phân tăng trở lại tính axit. Acquy chì axit này được sử dụng rất rông rãi, hoạt động tin cậy, các thành phần cấu tạo rẻ, và điện áp khoảng 2V cho mỗi ngăn. 11 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC Đặc trưng riêng của acquy chì axit. Các phản ưng trong acquy không chỉ diễn ra như trên hình vẽ, các cực của acquy đều tác dụng với axit sunfuric mặc dù diễn ra rất chậm như sau: ở cực dương : 2PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O + O2 ở cực âm : Pb + H2SO4 PbSO4 + H2 Đây là quá trình tự phóng của acquy, tốc độ diễn ra phụ thuộc vào nhiêt độ của acquy, nhiệt độ càng cao diên ra càng nhanh, sự nguyên chất của các linh kiện, Mặt khác, sau khi đã sạc đầy nêu ta tiếp tục sạc tiếp khi đó không còn chì sunfat để nhận các electron sẽ sinh ra H2 và O2.
Làm dung dịch trong acquy bị cạn dần. Acquy Nickel Acquy này sử dụng điện cực bằng nikel được phát triển từ công trình nghiên cứu của Edison vào cuối thế kỷ 19. Các loại acquy này được làm từ kim loai nickel, nickel – kẽm, nickel-cadimi. Acquy nicken-cadimi.
Đây là loại acquy coi là phổ biền ngang với acquy chì, nhưng nó có chỉ số năng lượng riêng gấp đôi acquy chì. Acquy nicken-cadimi sử dụng nicken oxyhidroxide để làm cực dương và cadimi làm cực âm, năng lượng điện thu được qua phản ứng sau: Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 NiCad acquy được ứng dụng khá rộng rãi, có số lần nạp lại khỏang 2500 lần, nhiệt độ hoạt động trong khoảng -40*C đến 80+*C, chỉ số tự phóng thấp, khả năng lưu trữ năng lượng dài, có thể sạc đầy trong vòng 1 giờ, và đến 60% trong 20 phút. 12 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC Mỗi ngăn acquy chỉ có điện áp khoảng 1.2V do đó để có một điện áp 12V cần có 10 ngăn, Cd là một chất gây ô nhiễm môi trường và gây ung thư, các điều này làm tăng giá thành của acquy. Loại acquy này được phát triển vào những năm 1980, sử dụng dung dịch natri để làm cực âm, điểm khác biệt của acquy này với các loại acquy khác là chúng hoạt động ở nhiệt độ cao.
Chúng có một cực làm từ natri lỏng bên trong hình dạng của một loại sứ, chúng rất độc hại nên không được ứng dụng vào trong điện thoại di động hay lapotp. Acquy natri lưu huỳnh. Bắt đầu được phát triển vào những năm 1970, chúng hoạt động ở nhiệt độ 300*- 350*C. để giữ được nhiệt độ như vậy chúng được đóng kín vào một hộp chân không.
Cực dương gồm natri lỏng, cực âm gồm dung dịch lưu huỳnh. Năng lượng điện được giải phóng qua sự kết hợp giữa natri và lưu huỳnh tạo thành natri sulphide. 2Na + xS Na2Sx Do yêu cầu nhiệt độ cao, nên các loại acquy nhỏ không thể chế tạo được, việc làm nóng là làm mát cho acquy cần được thiết kế cẩn thận. mặt khác sự nguy hiểm của natri và lưu huỳnh đã làm cho loại acquy này không còn xuất hiện trên thị trường.
13 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC Acquy zebra sử dụng nickel cloride để làm cực dương và natri lỏng để làm cực âm. Năng lương được tạo ra từ phản ứng giữa Natri và Nickel cloride: 2Na + NiCl2 Ni + 2NaCl Điện áp tạo ra từ phản ứng khoảng 2.5V, trong giai đoạn sau phản ứng trở lên phức tạp, các ion nhôm từ dung dịch điện phân làm hạ điện áp, rơi xuống khoảng 1. điện trở trong của acquy cũng tăng theo. Một nhược điểm lớn nữa của Zebra acquy là chúng hoạt động ở nhiệt độ 320*C.
Từ cuối năm 1980 acquy liti đã xuất hiện trên thị trường. chúng có mật độ năng lượng cao hơn hẳn so với các loại acquy khác. Chúng có ở các laptop đắt tiền, điện thoại di động nhiều hơn các loại acquy NiCad và NiHM. Acqui Li-polymer.
li-poplymer acquy sử dụng Li làm cực âm và một oxit kim loại khác đặt ở giữa là cực dương, phản ứng hóa học giữa Li và kim oxit kim loại giải phóng năng lượng. khi acquy được sạc phản ứng hóa học được diễn ra ngược lại. xLi + MyOz LixMyOz Hình dạng của cực Liti là vấn đề lớn của loại acquy này, chúng thỉnh thoảng bị giảm hiệu suất hoạt động do sự thụ động, do đó chúng đã bị thay thế bởi acquy Li- ion. Acqui Li-ion.
Acquy Li-ion được giới thiệu vào đầu những năm 1990, sử dụng oxit Liti để làm cực dương và Liti Cacbon để làm cực âm, dung dịch điện phân là một dung dich hữu cơ hoặc một loại polymer rắn. Năng lượng được giải phóng từ phản ứng giữa Liti cacbon và oxit liti. 14 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC C6Lix + MyOz 6C + LixMyOz Đặc điểm quan trọng của loại acquy này là chúng cần một điện áp chính xác khi sạc, nếu cao quá sẽ làm hỏng acquy, thấp quá sẽ sẽ không đủ để sạc. Để đáp ứng điều này, các bộ sạc acquy cũng được phát triển cùng với acquy.
Acquy Li-ion có một lợi thế về trọng lượng so với các loại khác, có mật độ năng lượng cao gấp lần acquy chì. CÔNG NGHỆ SẠC ẮC QUY. Phương pháp phóng nạp.1 Phóng điện ắc quy. Phóng điện có thể tiến hành vào bất kỳ thời điểm nào và bất kỳ dòng điện nào nhỏ hơn trị số ghi trong bảng chỉ dẫn của nhà chế tạo.
Khi phóng diện bằng chế độ 3 giờ hoặc dài hơn, có thể phóng liên tục cho đến khi điện thế ở mỗi ngăn giảm xuống đến 1,8V. Khi phóng với chế độ 1,2 giờ, thì ngừng phóng khi điện thế ở mỗi ngăn xuống đến 1,75V. Khi phóng với dòng điện nhỏ thì không xác định việc kết thúc phóng theo điện thế.