Ắc quy là thiết bị lưu trữ điện năng, cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị sử dụng điện trên xe ô tô. Kể từ khi nhà vật lý Pháp Gaston Planté phát minh ra nó vào năm 1859, công nghệ và cấu trúc cơ bản của ắc quy hầu như không thay đổi nhiều.
Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu thêm về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của ắc quy:
Ắc quy ô tô là gì?
Cấu tạo của ắc quy ô tô
Nguyên lý hoạt động của ắc quy ô tô
Kết luận
Ắc quy ô tô là gì?
Ắc quy ô tô là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện của xe, đóng vai trò cung cấp năng lượng điện cho động cơ khởi động, các thiết bị điện và hệ thống điện tử. Khi máy phát điện không được sạc đầy hoặc không đủ khả năng đáp ứng nhu cầu điện cho các thiết bị trên xe (khi động cơ dừng), ắc quy sẽ đảm nhiệm việc cung cấp dòng điện trong suốt khoảng thời gian đó.
Ắc quy ô tô thông thường nằm ở khay trong khoang động cơ dưới nắp ca-pô của xe, một số dòng xe ắc quy được đặt ở vị trí phía sau cốp.
Ắc quy được lắp ở vị trí dưới nắp ca-pô
Ắc quy được lắp ở vị trí cốp sau xe
Cấu tạo của ắc quy ô tô
+ Cấu tạo bên ngoài:
- Vỏ ắc quy: Thường được làm từ nhựa ABS hoặc polypropylen, vỏ ắc quy có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi va đập, bụi bẩn và ẩm ướt, giữ cho axit bên trong không bị rò rỉ.
- Cực ắc quy: gồm 2 cực, có phần biệt bằng màu sắc: màu xanh: cực dương (có dấu “+”) và màu đỏ: cực âm (có dấu “-”). Cực được làm từ chì và phủ một lớp bảo vệ để tránh oxi hóa. Các cực này dùng để kết nối với hệ thống điện của xe.
- Nắp ắc quy: Được trang bị các van thông hơi để điều hòa áp suất khí. Nắp ắc quy cũng có thể chứa các cảm biến để theo dõi mức nước điện phân.
+ Cấu tạo bên trong:
Mỗi ắc quy ô tô thường có 6 ngăn (còn gọi là Cell), mỗi cell chứa một cặp điện cực dương và âm, tạo ra điện áp 2V. Các cell được kết nối nối tiếp, cực âm của ngăn này được kết nối với cực dương của ngăn tiếp theo, để cung cấp cho chúng ta tổng điện áp khoảng 12V.
Trong các cell có hai dây đai bản (cực dương và cực âm) được kết nối với các tấm chì. Chúng có cấu trúc dạng lưới để tối ưu hóa diện tích bề mặt và được phủ bột nhão chì oxit. Bột nhão giữ vai trò quan trọng trong phản ứng hóa học và hấp thụ chất lỏng điện phân, giúp cải thiện hiệu suất ắc quy.
Tấm dương được làm từ oxit chì, còn tấm âm được làm bằng chì nguyên chất với chất phụ gia để tăng cường độ bền. Các tấm được tách biệt bằng bộ tách vỏ để ngăn chặn hiện tượng đoản mạch. Và trong mỗi cell đều được đổ đầy axit Sunfuric và nước, tạo thành ắc quy axit chì.
Nguyên lý hoạt động của ắc quy ô tô
Nguyên lý hoạt động của ắc quy ô tô chủ yếu dựa trên các phản ứng hóa học giữa điện cực và điện phân. Khi ắc quy được sạc hoặc xả:
Khi xả (phóng điện):
Khi ắc quy cung cấp điện cho động cơ khởi động hoặc các thiết bị điện, phản ứng hóa học xảy ra giữa điện cực và dung dịch axit sulfuric.
Tại điện cực dương, chì oxit (PbO2) phản ứng với ion hydro (H+) từ axit sulfuric tạo ra chì sulfate (PbSO4) và nước.
Tại điện cực âm, chì (Pb) cũng tạo ra chì sulfate (PbSO4). Quá trình này giải phóng electron, tạo ra dòng điện.
Khi sạc (tích điện):
Khi động cơ đang chạy, bộ phát điện (alternator) nạp điện cho ắc quy. Quá trình này đảo ngược các phản ứng hóa học: chì sulfate (PbSO4) được tái tạo thành chì (Pb) ở điện cực âm và chì oxit (PbO2) ở điện cực dương.
Tính chất tuần hoàn này cho phép ắc quy axit chì có thể được sạc lại nhiều lần mà không bị suy giảm đáng kể khi được bảo dưỡng đúng cách.
Kết luận
Ắc quy ô tô là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện của xe, với cấu tạo đơn giản nhưng chức năng cực kỳ quan trọng. Việc hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy không chỉ giúp người tiêu dùng tự tin hơn trong việc bảo trì và sử dụng mà còn hỗ trợ trong việc nhận diện sớm các tình trạng hư hỏng, từ đó đảm bảo an toàn khi vận hành phương tiện.
