Sử dụng ắc quy xe nâng cho hiệu quả
Ắc quy xe nâng là một thiết bị điện hóa, biến năng lượng từ phản ứng hóa học thành điện năng. Mỗi ắc quy gồm nhiều phần tử( ngăn – cell). Mỗi phần từ gồm nhiều điện cực dương, điện cực âm và chất điện môi. Tùy thuộc vào vật liệu làm điện cực và chất điện môi ta có nhiều loại ắc quy khác nhau: ắc quy axit chì ( điện cực chì), ắc quy Niken ( điện cực Niken), ắc quy kiềm ( điện cực Natri), ắc quy Lithium – Ion ( điện cực Lithium)…, Chúng ta có thể bắt gặp ắc quy ở khắp mọi nơi: trong các thiết bị di dộng như điện thoại, máy tính xách tay, máy ảnh, đồng hồ, đèn pin,…, trong các phương tiện giao thông như xe máy, ô tô, xe đạp điện, xe máy điện…Dù vậy sử dụng ắc quy như thế nào cho đúng, cho hiệu quả không phải ai cũng biết. Bài viết này sẽ giới thiệu một số loại ắc quy xe nâng thông dụng hiện nay và cách sử dụng ắc quy sao cho đạt hiệu quả sử dụng cao nhất.
How to use battery efficiently
Abstract:
Battery is an electrochemical device, which change energy from chemical reaction to electric energy. Each battery has a lot of elements (cell). Each element includes positive electrode, neagtive electrode and dielectric material. Depend on the material, there are many types of battery, such as: lead acid battery ( lead electrode), Niken battery (Niken electrode), alkaline battery ( Natri electrode), Lithium – Ion ( Lithium electrode),… we can see battery everywhere: in mobile devices like mobile phones, laptops, cameras, watches, electric torch,…; in transport vehicles like motobikes, autos, electric bicycle, electric motorbike,… However, how to use battery efficiently, not every one knows. This article will introduce some common types of battery and the ways how to use them with highest efectiveness.
- Một số khái niệm
Trước khi bắt đầu đi tìm hiểu về các ắc quy xe nâng, ta cần nắm được một số khái niệm , tham số cơ bản sau:
Điện áp danh định (V): là điện áp xẩy ra phản ứng hóa học bên trong mỗi phần tử ắc quy. Điện áp danh định khác nhau đối với mỗi loại ắc quy. Chẳng hạn, điện áp danh định ắc quy acid chỉ là 2V, của ăc quy Niken là 1,2V; của ắc quy Lithim – Ion là 3,5V… Như vậy để có ắc quy chì 12V, ta cần mắc xong xong 6 cell nối tiếp, hoặc 10 cell nối tiếp để được một ắc quy Nikel 12V,…
Dung lượng ( Ah): Của ắc quy là tổng điện lượng mà ắc quy có thể chứa hoặc có thể hiểu là dòng điện mà ắc quy có thể chứa hoặc cũng có thể hiểu là dòng điện mà ắc quy đó có thể phát ra ổn định trong một đơn vị thời gian. Ví dụ, ắc quy 100Ah có thể phóng ra 10A ổn định trong khoảng 10h hoặc phóng dòng 20A ổn định trong khoảng 5h,… thì hết dung lượng.
Năng lượng (Wh): Là công suất mà ắc quy có thể phát ra trong một đơn vị thời gian, được tính bằng tích của điện áp ắc quy với dung lượng. Ví dụ: ắc quy 120Wh có thể phát ra công suất 12W ổn định trong 10h hoặc công suất 120W trong 1h,….
Mật độ năng lượng ( Wh/m3): Là năng lượng của 1m3 ắc quy. Mật độ càng lớn, ắc quy càng nhỏ gọn.
Năng lượng riêng (Wh/kg): Là năng lượng của 1kg ắc quy. Năng lượng riêng càng lớn, ắc quy càng nhẹ.
Hiệu ứng tự xả: hầu hết tất cả ắc quy đều mất dung lượng khi không được xả trong một khoảng thời gian. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng tự xả. Mức độ tự xả phụ thuộc vào loại ắc quý, nhiệt độ,…
acquy Yokohama
: Thông thường, dung tích của ắc quy sẽ bị mất đi 20% so với dung dịch định mức sau vài năm đến vài trăm nghìn chu kỳ nạp/xả. Số chu kỳ nạp xả này phụ thuộc vào loại ắc quy, điều kiện sử dụng,… Tuổi thọ ắc quy do đó tính bằng chu kỳ nạp/xả tối đa mà dung lượng của ắc quy không bị giảm dưới 80% dung lượng định mức.
Sự chai ắc quy globe: Đây là sự sulphat hóa bản cực của ắc quy acid chì. Điều này xảy ra khi ắc quy hoạt động trong trạng thái xả liên tục 2 tuần trở lên. Khi đó tinh thể chì sulphat trong dung dịch sẽ kết tinh trên 2 bản cực làm cho phản ứng hóa học xẩy ra khó khăn hơn, dung lượng ắc quy suy giảm. HIện tượng này có thể khắc phục một phần bằng cách sặc ắc quy với dòng điện tích hợp liên tục nhưng không thể khôi phục trạng thái như ban đầu.
Sự phồng ắc quy của ắc quy kín và sự cạn dung dịch của ắc quy hở: Đây là hiện tượng xẩy ra khi ắc quy được sạc/xả với dòng điện quá lớn trong một khoảng thời gian dài. Khi đó, khí O2 và H2 sinh ra không kịp phản ứng với nhau để trở thành nước mà bị thoát ra làm phồng ắc quuy kín hoặc mất nước ở ắc quy hở.
- Một số loại ắc quy phổ biến
- Ắc quy acid chì
ắc quy hitachi chì là ắc quy phổ biến nhất hiện nay do giá thành rẻ. Mỗi ngăn ắc quy acid chì gồm 2 bản cực, bản cực dương làm từ oxide chì, bản cực âm làm bằng chì nguyên chất; cả 2 bản cực được đặt trong chất điện môi là axit Sunfuric H2SO4. Ắc quy acid chì thường được phân làm 2 loại
- Ắc quy Nikel
Là ắc quy sử dụng Niken Oxi Hidroxide làm điện cực dương. Nếu dùng Cadimium làm điện cực âm ta có ắc quy Nikel Cadimium ( NiCad); nếu dùng Metal Hydride làm điện cực âm ta có ắc quy Niken Metal Hydride ( NiMH). Ngoài ra còn có ắc quy Niken kẽm, Niken sắt,… tuy nhiên NiCad và NiMH vẫn phổ biến hơn cả.
- Ắc quy kiềm
Là ắc quy sử dụng Natri lỏng làm điện cực âm. Điểm đặc biệt của loiaj ắc quy dựa trên Natri là chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao khoảng trên 300oC. Nếu dùng lưu huỳnh làm điện cực dương ta có ắc quy Natri Sulphur ( Na2Sx); nếu dùng Nikel Chloride làm điện cực dương ta có ắc quy Natri Metal Chloride ( Zebra).
- Ắc quy Lithium
Là ắc quy sử dụng Lithium làm điện cực âm. Đây là loại ắc quy thường gặp nhất trong các thiết bị di dộng. Hiện nay có tới ba loại ắc quy Lithium Polimer, Lithium Mangan Dioxide va Lithium Ferro Photphat.
- Ắc quy nào thích hợp nhất cho ứng dụng của bạn?
Mỗi loại ắc quy đều có ưu, nhược điểm riêng của nó. Để giúp bạn tìm ra đâu là loại ắc quy phù hợp nhất với úng dụng của mình, bài bao xin đưa ra một ví dụ như sau:
Giả xử ta có 1 chiếc xe điện năng 20kg đnag chở 1 người nặng 60kg cần chạy với tấc độ ổn định khoảng 18km/h trong 12h mới phải nạp điện. Suy ra:
Tổng trọng lượng của người và xe: P = 800N ( coi g = 10m/s2)
Giả sử hệ số ma sát lăn f = 0,02
Suy ra lực ma sát tác động lên xe nâng: Fl = P x f = 800 x 0,02 = 16N
Tấc độ chạy ổn định của xe 18km/h = 5m/s,
Suy ra tổng công suất mà xe tiêu thụ: W = P x t = 80 x 12 = 960Wh
Coi hiệu suất của bộ biến đổi là 100% suy ra ta cần chon 1 bộ ắc quy có năng lượng khoảng 1kWh.
- Một số lưu ý khi sử dụng ắc quy xe nâng
Để sử dụng ắc quy một cách hiệu quả mà vẫn đảm bảo tuổi thọ, bài báo xin đưa ra một số hướng dẫn như sau :
Không nên dùng cạn kiệt dung lượng ắc quy
Không nên để ắc quy làm việc quá tải một thời gian dài vì như thế làm ắc quy dễ bị chai phồng
Mỗi lần sử dụng nên dùng cho dung lượng ắc quy giảm suống khoảng 7-10% rồi mới cắm sạc. Khi sặc, nên chờ sặc đầy hẳn mới rút bộ sạc.
Nên dùng bộ sạc chính hãng đi kèm bộ ắc quy để đảm bảo hcees độ sạc.
Không nên sạc với dòng quá lớn. Dòng điện chẳng hạn:
- Đối với ắc quy acid – chì, nên sạc với dòng điện ổn định bằng 10%C, dòng sạc cực đại bằng 25%C. Trong đó C là dung lượng ắc Ví dụ, Ắc quy 100Ah thì nên sạc dòng điện 10A, không nên sạc với dòng quá 25A
- Đối với ắc quy Lithium – Ion, nên sạc với dòng 0,5-1C, không nên sạc với dòng quá 2C
- Khi phải mắc nhiều ác quy để đạt được điện áp và dung lương cần thiết, nên chú ý tới việc cân bằng cho ắc quy. Chẳng hạn, để có ắc quy 120V – 100Ah từ 100 bình 12V – 10Ah, ta nên mắc thành 10 modue gồm 12V – 10Ah song song để đảm bao cân bằng.
- Do hiện tượng tự xả, ắc quy không sử dụng mà vẫn bị mất dung lượng. Vì thế, dù không sử dụng ta nên sạc ắc quy định kỳ để duy trì tuổi thọ của ắc quy. Ví dụ:
- Đối với ắc quy acid – chì, do bị mất khoảng 2% dung lượng một ngày nên sau 6 tuần không sử dụng đến, ta vẫn nên sạc lại ắc quy vì khi đó, dung lượng ắc quy đã gần hết.
- Ác quy NiMH bị 1%/ ngày nên sau 3 tháng không sử dụng ta nên sạc lại ắc quy.
- Ắc quy Zebra bị mất 18%/ ngày nên không sử dụng ta vẫn phải sạc lại mỗi 5 ngày 1 làn
- Ắc quy Lithium – Ion chỉ bị mất 0,2% mỗi ngày nên sau 1 năm không dùng đến ta mới phải nạp ắc quy
- Nên bảo quản ắc quy ở nơi thoáng mát, độ ẩm vừa phải ( trừ ắc quy kiểm)
- Giả sử ắc quy được xả hết rùi mới nạp lại mỗi ngày 1 lần, để đảm bảo hiệu quả sử dụng, sau một vài năm ta nên thay ắc quy. Số năm sử dụng phụ thuộc vào loại ắc quy, chế độ sử dụng, ví dụ:
- Ắc quy acid chì có tuổi thọ 500-800 chu kỳ nạp/ xả nên sau khoảng 2 năm ta nên thay mới
- Ắc quy NiMH với tuổi thọ khoẳng 1000 chu kỳ nạp/xả nên được thay mới sau 3 năm
- Mặc dù điều kiện làm việc có phần “khắc nghiệt” nhưng ắc quy kiềm có thời gian làm việc dài nhất với gần 10 năm do tuổi thọ lên đến 3000 lần nạp/xả
- Sau khoảng 5-6 năm ta nên thay ắc quy Li – ion do tuổi thọ của loại ắc quy này chỉ vào khoảng 2000 lần
- Mặc dù tuổi thọ và hiệu quả sử dụng ắc quy phụ thuộc nhiều vào ứng dụng cụ thể, chế độ hoạt động, chế độ bảo dưỡng,… tác giả hy vọng một số hướng dẫn trên có thể giúp các bạn sử dụng hiệu quả bộ ắc quy của mình.
