CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
1.1.Ứng dụng của ácquy
Acquy là một nguồn điện dược tích trữ năng lượng điện dưới dạng hóa năng.
Acquy là nguồn điện một chiều cung cấp cho các thiết bị điện trong công nghiệp
cũng như trong đời sống hằng ngày: như động cơ điện một chiều, bóng đèn, củ
tích điện, các mạch điện tử,… Acquy là nguồn cung câp cho các động cơ khởi
động.
Trong thực tế có nhiều loại acquy nhưng thường gặp nhất là hai loại sau: acquy
axit và acquy kiềm.
1.2. Ácquy axít
1.2.1. Cấu tạo của bình ácquy axít
Bình acquy thông thường gồm vỏ bình, các bản cực, các tấm ngăn và dung
dịch điện phân
• Vỏ bình:
Vỏ bình acquy axit hiện nay được chế tạo bằng nhựa êbônit hoặc anphantonec
hay caosu nhựa cứng. Để tăng độ bền và khả năng chịu axit cho bình, khi chế
tạo người ta ép vào bên trong bình một lớp lót chịu axit là polyclovinyl, lớp lót
này dày khoảng 0,6mm. Nhờ lớp lót này tuổi thọ của acquy tăng lên từ 2-3 lần.
Phía trong vỏ bình tùy theo điện áp danh định của acquy mà chia thành các ngăn
riêng biệt và các vách ngăn này được ngăn cách bởi các ngăn kín và chắc. Mỗi
ngăn được gọi là một ngăn acquy đơn.
Ở đáy các ngăn có các sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trống giữa đáy
bình và mặt dưới của khối bản cực, nhờ đó mà tránh được hiện tượng chập mạch
giữa các bản cực do chất tác dụng bong ra và rơi xuống đáy gây lên.
Bên ngoài vỏ bình được đúc hình dạng gân chịu lực để tăng độ bền cơ và có thể
được gắn các quai xách để việc di chuyển được đễ dàng hơn.
• Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực:
1
Bản cực gồm cốt hình lưới và chất tác dụng. Cốt đúc bằng hợp kim chì(Pb)-
antimion(Sb) với tỷ lệ (87 – 95)%Pb và (5 – 13)%Sb. Phụ gia antimon thêm vào
có tác dụng tăng thêm độ cứng, giảm han gỉ và cải thiện tính đúc cho cốt.

Các bản cực âm và dương được lắp xen kẽ với nhau và cách điện với nhau bởi
các tấm ngăn và để đảm bảo cách điện tốt nhất các tấm ngăn được làm rộng hơn
so với các bản cực.
Các tấm ngăn có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cực âm và dương,
đồng thời đê đỡ các tấm bản cực khỏi bị bong rơi ra khi sử dụng acquy. Các tấm
ngăn ở đây phải là chất cách điện tốt, bền, dẻo, chịu được axit và có độ xốp thích
hợp để ngăn cản chất điện phân thấm đến các bản cực.
Các tấm ngăn hiện nay được chế tạo từ vật liệu polyvinyl xốp, dày khoảng từ
0,8-1,2mm và có dạng mặt phẳng hướng về phía bản cực âm còn một mặt có
dạng sóng hoặc gồ thì hướng về phía bản cực dương nhằm tạo điều kiện cho
dung dịch điện phân dễ luân chuyển hơn đến các bản cực dương và dung dịch
lưu thông tốt hơn.
• Dung dịch điện phân
Dung dịch điện phân trong bình acquy là loại dung dịch axit sunfuric được pha
chế từ axit nguyên chất với nước cất theo nồng độ quy định tùy thuộc vào điều
kiện khí hậu mùa và vật kiệu làm tấm ngăn. Nồng độ dung dịch axit sunfuric
γ
= (1,1
÷
1.3)g/cm . Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức
điện động của acquy.
Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng lớn đến nồng độ dung dịch điện phân. Với
các nước ở trong vùng xích đạo nồng độ dung dịch điện phân quy định không
quá 1,1 g/cm . Với các nước lạnh, nồng độ dung dịch điện phân cho phép tới
1,3 g/cm . Trong điều kiện khí hậu ở nước ta thì mùa hè nên chọn nồng độ
dung dịch khoàng (1,25-1.26) g/cm , mùa đông nên chọn nồng độ khoảng
1,27g/cm . Cần nhớ rằng: nồng độ quá cao sẽ làm chóng hỏng tấm ngăn, chóng
hỏng bản cực, dễ bị sunfat hóa trong các bản cực nên tuổi thọ của acquy cũng
3
giảm đi rất nhanh. Nồng độ quá thấp thì điện dung và điện áp định mức của

2
còn tại các bản
cực âm là chì xốp Pb. Khi phóng điện, các chất tác dụng ở cả hai bản cực đều trở
thành sunfat chì PbSO
4
có dạng tinh thể nhỏ.
Khi nạp điện cho acquy sẽ xảy ra phản ứng:
- Ở cực dương:
+
++=+−
HSOHPbOOHePbSO 222
42224
(1.1)
- Ở cực âm:

424
22 SOHPbHePbSO
+=++
+
(1.2)
- Toàn bộ quá trình xảy ra trong ác quy khi nạp điện là:

42224
222 SOHPbOPbOHPbSO
++=+
(1.3)
Kết quả là tạo thành một điện cực Pb và một điện cực PbO
2
.
Sự phóng điện của acquy sảy ra khi nối hai điện cực Pb và PbO

bề mặt có khoan nhiều lỗ:
mm3.02.0
÷=
φ
để cho dung dịch thấm qua. Nếu là
acquy sắt – niken thì trong hộp bản cực âm chứa sắt đặc biệt thuần khiết, còn
trong bản cực dương là hỗn hợp 75%NiO.OH và 25% bột than hoạt tính.
Loại acquy kiềm dùng bản cực không phân thỏi, thì bản cực được chế tạo theo
kiểu khung xương, rồi đem các chất tác dụng có cấu trúc xốp mịn để ép vào các
lỗ nhỏ trên bản cực.
1.3.2.Quá trình hóa học trong ácquy kiềm
Giống như trong acquy axit, quá trình hóa trong acquy kiềm cũng là quá trình
thuận nghịch.
Nếu bản cực trong acquy kiềm là sắt và niken thì phản ứng hóa học xẩy ra trong
acquy như sau:
Trên bản cực dương:

KOHOHNiOHKOHOHNi
+=++
−
32
)()(
(1.4)
Trên bản cực âm:

−
++=+
OHKOHFeKOHOHFe 2)(
2
(1.5)

1.4.Sự khác nhau giữa ácquy axít và ácquy kiềm
Cả hai loại acquy này đều có một đặc điểm chung đó là tính chất tải thuộc loại
dung kháng và sức phản điện động. Nhưng chúng còn có một số đặc điểm khác
biệt sau :
Acquy axit acquy kiềm
- Khả năng quá tải không cao, dòng
nạp lớn nhất đạt được khi quá tải là
Inmax = 20%C10
_Hiện tượng phòng lớn, do đó ắc
qui nhanh hết điện ngay cả khi
_Khả năng quá tải rất lớn dòng
điện nạp lớn nhất khi đó có thể đạt
tới: Inmax = 50%C10
_Hiện tự phóng nhỏ.
7
không sử dụng.
_Sử dụng rộng rãi trong đời sống,
công nghiệp đặc biệt ở những nơi có
nhiệt độ cao va đập lớn nhưng công
suất và quá tải vừa phải.
_Dùng trong ôtô, xe máy và các
động cơ máy nổ công suất vừa và
nhỏ.
_Giá thành thấp
_Sử dụng ở những nơi có yêu cầu
công suất lớn quá tải thường xuyên,
được sử dụng với các thiết bị công
suất lớn.
_Dùng phổ biến trong công nghiệp
hàng không, hàng hải và những nơi

- sức điện động của acquy khi phóng điện ( V )
I
p
- dòng điện phóng ( A )
U
p
- điện áp đo trên các cực của acquy khi phóng điện (V)
r
b
- điện trở trong của acquy khi phóng điện ( Ω )
Trong quá trình nạp điện thì sức điện động E
n
của acquy được tính theo công
thức:
E
n
= U
n
- I
n
.r
b
(1.8)
Trong đó : E
n
- sức điện động của acquy khi nạp điện ( V )
I
n
- dòng điện nạp ( A )
U

n
.t
n

Trong đó : C
n
- dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah )
I
n
- dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A )
t
n
- thời gian nạp điện ( h ).
1.6.Đặc tính phóng nạp của ácquy
1.6.1.Đặc tính phóng của ácquy
Đặc tính phóng của acquy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện
động, điện áp acquy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi
dòng điện phóng không thay đổi .
9
Hình 1.1: Đặc tính phóng của acqui
Từ đặc tính phóng của ắc qui như trên hình vẽ ta có nhận xét sau:
Trong khoảng thời gian phóng từ t
p
= 0 đến t
p
= t
gh
, sức điện động
điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên trong khoảng thời
gian này độ dốc của các đồ thị không lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định

= t
gh
thì sức điện động, điện áp, nồng độ
dung dịch điện phân tăng dần.
Tới thời điểm ts trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện các bọt khí (còn gọi là
hiện tượng" sôi " ) lúc này hiệu điện thế giữa các bản cực của acquy đơn tăng
đến 2,4 V . Nếu vẫn tiếp tục nạp giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ
nguyên. Thời gian này gọi là thời gian nạp no, nó có tác dụng cho phần các chất
tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi tuần hoàn, nhờ đó sẽ làm
tăng thêm dung lượng phóng điện của acquy.
Trong sử dụng thời gian nạp no cho acquy kéo dài từ 2 ÷ 3 h trong suốt thời gian
đó hiệu điện thế trên các bản cực của acquy và nồng độ dung dịch điện phân
11
C
P
= I
P
.t
P
Vïng phãng ®iÖn cho phÐp
2
0
5
10
1,75
1,95
2,11
I (A) E,U (V)
10
6

acquy, bảo đảm cho ắc qui được no. Đây là phương pháp sử dụng trong các
xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho acquy hoặc nạp sử chữa cho các ắc
12
_
Phương pháp nạp dòng điện
A
V
_
+
A
.

.

A
_ _
+ +
D D
D
RR
Un
+
qui bị Sunfat hoá. Với phương pháp này acquy được mắc nối tiếp nhau và phải
thoả mãn điều kiện :
U
n
≥ 2,7.N
aq
(1.9)
Trong đó: U

(2,3V ÷ 2,5V) cho mỗi ngăn đơn. Phương pháp
nạp với điện áp không đổi có thời gian nạp
ngắn, dòng nạp tự động giảm theo thời gian.
Tuy nhiên dùng phương pháp này acquy không
được nạp no. Vì vậy nạp với điện áp không đổi
chỉ là phương pháp nạp bổ xung cho acquy
trong quá trình sử dụng.
1.7.3.Phương pháp nạp dòng áp
13
U
n
A
V
Đây là phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được
những ưu điểm của mỗi phương pháp.
Đối với yêu cầu của đề bài là nạp acquy tự động tức là trong quá trình nạp mọi
quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt
sẵn thì ta chọn phương án nạp acquy là phương pháp dòng áp.
Đối với acquy axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong
khoản thời gian t
n
= 8h tương ứng với 75÷80 % dung lượng acquy ta nạp với
dòng điện không đổi là I
n
= 0,1C
10
. Vì theo đặc tính nạp của acquy trong đoạn
nạp chính thì khi dòng điện không đổi thì điện áp, sức điện động tải ít thay đổi,
do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp. Sau thời gian 8h acquy bắt
đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp. Khi thời gian nạp được 10h

= 0,5C
10
.
Các quá trình nạp ắc qui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn
áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc qui, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm
về không.
15