Ắc quy ô tô làm gì và hoạt động như thế nào?

Ngày nay, các loại pin xe hơi axit chì truyền thống có thể bị bỏ qua với sự điên cuồng so với pin lithium-ion EV, nhưng những chiếc pin nhỏ bé này là những tuyệt tác kỹ thuật vô giá đã giúp cung cấp năng lượng cho các phương tiện trong nhiều thập kỷ.

Nếu không có các phản ứng hóa học phức tạp bên trong bình ắc quy 12V của xe, bạn thậm chí sẽ không thể bật máy xe của mình hoặc ít hơn là đóng cửa sổ điện. Đọc tiếp để khám phá những cách khéo léo trong đó pin ô tô của bạn hoạt động và cách nó kết hợp với máy phát điện của ô tô để biến ô tô của bạn trở thành nơi tốt hơn để dành thời gian.

Pin ô tô 12V hoạt động như thế nào?

Ắc quy ô tô hoạt động với các phản ứng hóa học. Ở mức cơ bản nhất, nó chuyển các electron giữa cực dương (cực âm) đến nơi mà chúng thực sự muốn: cực âm (cực dương). Ví dụ, ắc quy axit chì mà hầu hết các loại xe sử dụng đều có tên vì nó sử dụng các tấm điôxít chì (và chì nguyên chất) nhúng trong hỗn hợp nước và axit sunfuric.

Những loại pin này thực sự có sáu ô sản xuất khoảng 2V mỗi ô, đó là lý do tại sao ắc quy ô tô thường được gọi là ắc quy 12V, mặc dù chúng không chính xác là 12V. Sáu tế bào này bao gồm các tấm chì điôxít (cực âm dương) và các tấm chì (cực dương âm) được nhúng vào hỗn hợp axit sulfuric / nước để tạo ra các phản ứng hóa học cuối cùng sẽ giúp pin giải phóng điện.

Hãy nhớ rằng pin bao gồm sáu ô và mỗi ô có nhiều tấm khác nhau. Tuy nhiên, cốt lõi của quá trình này là sự tương tác giữa các thiết bị đầu cuối tích cực và tiêu cực. Khi chì điôxít của catốt tương tác với sunfat trong hỗn hợp axit, các ion oxy được giải phóng vào hỗn hợp nơi chúng tương tác với hydro để tạo ra nước. Trong khi đó, ở mặt cực âm, sunfat phản ứng với chì ở cực dương, tạo ra lớp chì sunfat ở cực dương và giải phóng các điện tử.

Các electron này tích tụ trong cực âm và hầu hết không muốn ở đó, nhưng chúng không thể di chuyển qua dung dịch điện phân, vì vậy chúng được chuyển ra ngoài qua cực âm và qua một mạch điện cho đến khi cuối cùng đến cực dương. Đây là nguyên tắc cốt lõi của chức năng của pin ô tô, vì mọi thiết bị phụ trợ khác trong xe của bạn đều kết nối với mạch này.

Nhưng điều này chỉ hoạt động khi xe tắt máy; nếu không, thứ thực sự cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử của xe là máy phát điện. Về cơ bản, ắc quy nằm trong ô tô của bạn để cung cấp năng lượng cho bộ khởi động khi xe tắt máy, nhưng một khi bộ khởi động gầm lên động cơ hoạt động, máy phát điện sẽ tiếp quản. Máy phát điện cũng sạc pin thông qua việc đảo ngược các quá trình dẫn đến phóng điện của nó.

Máy phát điện làm gì?

Như đã nói trước đây, máy phát điện về cơ bản đang thực hiện công việc mà mọi người sẽ nghĩ rằng pin liên tục hoạt động. Hãy nhớ rằng, pin sẽ nhanh chóng tự tiêu hao nếu nó phải cấp nguồn cho tất cả các cửa sổ và radio và về cơ bản là bất kỳ thiết bị điện tử nào khác trong xe của bạn. Vì vậy, giải pháp cho điều này là khá tài tình.

Các kỹ sư đã lắp đặt một máy phát điện xoay chiều trong xe của bạn chạy bằng động cơ thay vì pin. Nó tạo ra đủ điện để cung cấp năng lượng cho tất cả các bit điện trên xe của bạn. Điều tuyệt vời về máy phát điện là nó cũng sạc pin trong khi động cơ của xe đang bật vì pin bị cạn khá nặng sau khi thực hiện công việc quay động cơ của nó.

Vấn đề duy nhất với máy phát điện xoay chiều là nó tạo ra dòng điện xoay chiều, cần được chuyển đổi thành dòng điện một chiều. Để giải quyết vấn đề này, dòng điện xoay chiều được xử lý thông qua bộ chỉnh lưu, cho phép máy phát điện tạo ra dòng điện một chiều cần thiết.

Khi một máy phát điện hoạt động không tốt, bạn sẽ bắt đầu nhận thấy những dấu hiệu của điều này. Ví dụ: thiết bị điện tử trên xe của bạn không hoạt động chính xác và đèn của bạn có thể đột ngột mờ đi. Trong những điều kiện này, xe của bạn có thể bắt đầu tung ra một loạt mã và ngay cả khi bạn kết nối nó với ứng dụng OBD2, nó có thể sẽ không xác định rằng vấn đề thực sự là máy phát điện hoặc pin.

Tệ hơn nữa, nhiều phương tiện sử dụng các mô-đun tiên tiến được hiệu chỉnh để hoạt động với dung sai rất nhỏ. Nếu máy phát điện hoặc pin của bạn bị hỏng, toàn bộ xe có thể bắt đầu hoạt động thất thường và phát ra các mã hoàn toàn không liên quan đến vấn đề thực tế: pin hỏng hoặc máy phát điện.

Ắc quy ô tô có giống với ắc quy EV không?

Không, chúng không giống như pin trong xe điện của bạn. Pin axit chì khác đáng kể so với pin lithium-ion có trong xe điện của bạn. Điều đầu tiên, như bạn đã tìm hiểu, thành phần của pin axit chì chủ yếu bao gồm chì và hỗn hợp nước / axit sulfuric. Mặt khác, pin lithium-ion được tạo thành từ các vật liệu như lithium, coban và than chì.

Không chỉ vậy, pin lithium-ion còn có mật độ năng lượng vượt trội hơn so với pin axit chì, đặc biệt lý tưởng trong các thiết bị điện tử và xe điện hiệu suất cao, nơi mà việc cân nhắc về không gian và trọng lượng là cực kỳ quan trọng.

Pin axit chì cũng có vòng đời kém hơn so với pin lithium-ion. Điều này có nghĩa là bạn có thể sạc và xả pin lithium-ion gấp nhiều lần so với pin axit chì. Đây rõ ràng là một điểm cộng rất lớn cho việc sử dụng trong EVs, nơi pin bao gồm thành phần quan trọng và đắt tiền nhất, và vòng đời phụ sẽ khiến nó trở nên vô dụng. Pin axit chì cũng cần được bảo dưỡng thường xuyên để duy trì hoạt động, trong khi pin lithium-ion tương đối không cần bảo dưỡng trong suốt tuổi thọ của chúng.

Thật dễ dàng hiểu tại sao pin lithium-ion được sử dụng trong xe điện thay vì pin axit chì truyền thống. Nếu xe điện sử dụng ắc quy axit chì, chúng sẽ rất nặng và thiếu điện.

Pin axit chì vẫn có vị trí của chúng

Bất kể những nhược điểm liên quan đến pin axit chì, chúng vẫn có vị trí trong lĩnh vực ô tô. Chi phí tương đối rẻ của chúng so với pin lithium-ion đảm bảo rằng chúng sẽ tiếp tục được sử dụng trong các phương tiện chạy bằng xăng và các ứng dụng khác trong đó chi phí trả trước là một yếu tố quan trọng.

Những loại pin này đã cung cấp năng lượng cho các phương tiện trong nhiều năm, và mặc dù công nghệ lithium-ion là thứ sáng bóng mới, nhưng pin axit chì sẽ luôn có vị trí của chúng trong lịch sử ô tô.