Ắc quy kiềm là gì?

Ắc quy kiềm là gì

Ắc quy kiềm là loại ắc quy được sử dụng khá phổ biến hiện nay trong nhiều lĩnh vực và trong đời sống hàng ngày. Ắc quy kiềm là gì? Loại ắc quy này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Công nghệ sản xuất bình ắc quy kiềm như thế nào? Tìm hiểu các thông tin về ắc quy kiềm qua bài viết này 

Ắc quy kiềm là gì?

Ắc quy kiềm là một loại ắc quy hoạt động dựa trên việc lấy năng lượng từ phản ứng giữa kim loại kẽm và mangan dioxit.
So với các loại ắc quy kẽm – carbon thường thấy hay loại ắc quy kẽm clorua thì ắc quy kiềm có mật độ năng lượng cao hơn cả. Đồng thời, ắc quy kiềm có thời hạn sử dụng lâu hơn khi cùng cung cấp một điện áp nhất định.

Tên gọi “ắc quy kiềm” dựa trên nguyên lý sử dụng chất điện phân kiềm cụ thể là kali hydroxit thay vì chất điện phân thông thường là amoni clorua có tính axit hoặc kẽm clorua của pin kẽm-carbon. Nhiều loại pin khác cũng sử dụng chất điện phân là kiềm nhưng mỗi loại sẽ sử dụng các vật liệu có hoạt tính khác nhau cho các điện cực của ắc quy.

Ắc quy kiềm có chứa thành phần kẽm, mangan dioxit. Vì thế, dung dịch axit có thể gây độc ở nồng độ cao. Ở trạng thái bình thường, ắc quy kiềm so với nhiều loại ắc quy ô tô khác thì có tính độc hại ở mức trung bình.

Cấu tạo của ắc quy kiềm

Ắc quy kiềm có cấu tạo không quá khác biệt so với nhiều loại ắc quy khác. Ắc quy kiềm gồm có các bản cực bằng oxy hydrat – kiềm, các bản cực âm bằng sắt ngâm trong dung dịch hydroxit kali.

Các bản cực được thiết kế theo dạng bản dẹp, thằng, được làm từ hợp kim mạ kiềm. Đồng thời, các bản cực có quai bên trên để có thể dễ dàng gắn bu lông lên trên. Nhờ đó, việc nối các bản cực âm và bản cực dương, bản cực âm và bản cực âm được thực hiện một cách dễ dàng.

Số lượng của các bản cực, chiều dày, chiều dài, chiều ngang của các bản cực cấu thành là một trong những nhân tố ảnh hưởng tới dung lượng của ắc quy. Thường thấy, những ắc quy có dung lượng lớn có số lượng các bản cực lớn hơn.

Để các chất hoạt tính có trong dung dịch của ắc quy ở trạng thái phân bố đều, nhà sản xuất cần bổ sung thêm một lượng chất phụ gia nhỏ. Chất phụ gia này trở thành chất xúc tác thường là Dioxit Liti.

Tìm hiểu ngay: Các công nghệ sản xuất bình ắc quy

Cấu tạo ắc quy kiềm

Nguyên lý hoạt động của ắc quy kiềm

Đối với ắc quy kiềm, sức điện động không phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch điện phân. Một số phản ứng diễn ra trong ắc quy kiềm hoạt động theo công thức như sau:

(+) NiOOH │ KOH │ Cd (-)

Phản ứng tổng quát:

Cd + 2 NiOOH + 2H2O ↔ 2 Ni(OH)2 + Cd(OH)2

Quá trình phóng nạp điện cực:

Ni(OH)2 +OH- ↔ NiOOH + H2O + e

Cd + 2OH- ↔ Cd(OH)2 + e

φ(+) = ϕo NiOOH/Ni(OH)2 – 0,059 lg [OH-]

φ(-) = φCd(OH)2/Cd – 0,059 lg [OH-]

Trong đó, KOH chỉ đóng vai trò là một chất dẫn điện, không đóng vai trò tham gia vào phản ứng.

Lắp đặt ắc quy cho ô tô

Có mấy loại ắc quy kiềm? So sánh các loại thông dụng

Hiện nay, ắc quy kiềm được phân chia thành 2 loại chính, đó là ắc quy kiềm Ni-Cd và ắc quy kiềm NI-MH. Mỗi loại sẽ có những đặc tính và công dụng khác nhau, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu ngay trong bảng so sánh sau.

Tiêu chí Ắc quy kiềm Ni-Cd Ắc quy kiềm Ni-MH
Khái niệm Ắc quy kiềm Ni-Cd là một loại hợp chất trong ắc quy, có chu kỳ nạt xả dài nhất (> 1500 chu kỳ) nhưng có mật độ năng lượng thấp hơn do với các loại hóa chất khác và khả năng thân thiện với môi trường cũng không cao. Ắc quy kiềm Ni-MH là hợp kim hấp thụ hydride cho anode thay vì cadmium, ít độc hại với môi trường hơn. Một ắc quy Ni-MH sẽ có dung tích gấp 3 lần loại ắc quy Ni-Cd có cùng kích thước, tuy nhiên mật độ thể tích năng lượng sẽ thấp hơn và khả năng tự xả là cao hơn.
Thành phần anot: Cd

Catot: Ni

lFanode: hợp kim hấp thụ

Mật độ năng lượng (MJ/kg) 0,22 MJ/kg
Ứng dụng Sử dụng phổ biến trong đồ điện gia dụng, USP, viễn thông,… Được ứng dụng nhiều trong viễn thông, các loại xe hybrid, USP, đồ điện dân dụng,…
Năm sản xuất Ra đời năm 1946 Sản xuất từ năm 1983

Ưu, nhược điểm của ắc quy kiềm

Tương tự các loại ắc quy khác, sử dụng ắc quy kiềm có một số ưu điểm và nhược điểm cụ thể như sau:

Ưu điểm của ắc quy kiềm

  • Chi phí sử dụng ắc quy kiềm ít hơn so với việc sử dụng các loại ắc quy khác.
  • Hạn chế tàn phá môi trường vì bên trong ắc quy không chứa một số chất như chì, thủy ngân, cadimi…
  • Mật độ năng lượng trong ắc quy kiềm khá cao, đi theo đó là tuổi thọ của ắc quy kiềm cũng dài hơn đáng kể so với nhiều loại ắc quy khác trên thị trường.
  • Việc nạp điện cho ắc quy kiềm khá dễ dàng, không đòi hỏi về trị số của dòng điện nạp. Dòng điện nạp ắc quy có thể có trị số cao gấp 3 lần so với mức quy định trên bình ắc quy.

Nhược điểm của ắc quy kiềm

  • Ắc quy kiềm có kích thước khá lớn, cồng kềnh, khó có thể bảo quản được trong không gian với diện tích nhỏ.
  • Tuy có giá thành nhỏ lợn so với một số loại bình ắc quy nhưng ắc quy kiềm vẫn có giá thành cao hơn so với ắc quy axit. Đồng thời, điện trở của ắc quy kiềm cũng cao hơn so với ắc quy axit.

Công nghệ sản xuất bình ắc quy kiềm

Sở dĩ, ắc quy kiềm có tên gọi như vậy là bởi chúng sử dụng các chất điện phân kiềm Kali Hydroxit. Ngoài ra, ắc quy kiềm cũng chứa các hợp chất kẽm và mangan đioxit có khả năng gây hại cho môi trường nhưng chỉ ở mức độ cao nhưng so với các loại khác thì ắc quy kiềm chỉ có mức độ độc hại ở mức trung bình nên thường được sử dụng phổ biến trong đời sống.

Các dung dịch điện phân thường được sử dụng trong ắc quy kiềm là KOH và NaOH. Chưa hết, tùy thuộc vào cấu tạo bản cực, ắc quy kiềm sẽ được phân chia thành 3 loại:

  • Ắc quy sắt niken: Đây là loại có bản cực được chế tạo bằng 2 nguyên tố Fe và Ni.
  • Ắc quy cadimi niken: Loại này có các bản cực được chế tạo từ Cd và Ni.
  • Ắc quy bạc kẽm: Chính là loại có các bản cực được chế tạo bằng Ag và Zn.

Đặc biệt trong 3 loại trên, ắc quy bạc kẽm là dòng sản phẩm ít được sử dụng nhất bởi giá thành khá cao.

Trên đây là một vài thông tin về ắc quy kiềm. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp bạn trả lời được câu hỏi ắc quy kiềm là gì?

0934 517 576