Ắc quy ô tô, được gọi là bộ tích điện, chịu trách nhiệm cho hệ thống khởi động, chiếu sáng và đánh lửa trên ô tô. Thông thường, ắc quy ô tô là axit-chì, bao gồm các tế bào điện hóa cung cấp hệ thống 12 volt. Mỗi tế bào tạo ra 2,1 vôn khi được sạc đầy. Mật độ chất điện phân là đặc tính được kiểm soát của dung dịch axit nước để đảm bảo hoạt động bình thường của pin.
Thành phần của pin axit-chì
Chất điện phân ắc quy axit-chì là dung dịch của axit sunfuric và nước cất. Trọng lượng riêng của axit sunfuric tinh khiết là khoảng 1,84 g / cm3, và axit tinh khiết này được pha loãng với nước cất cho đến khi trọng lượng riêng của dung dịch là 1,2-1,23 g / cm 3.
Mặc dù trong một số trường hợp, mật độ chất điện phân trong pin được khuyến nghị tùy thuộc vào loại pin, điều kiện theo mùa và khí hậu. Trọng lượng riêng của pin được sạc đầy theo tiêu chuẩn công nghiệp ở Nga là 1,25-1,27 g / cm3vào mùa hè và mùa đông khắc nghiệt - 1,27-1, 29g / cm3.
Trọng lượng riêng của chất điện phân
Một trong những thông số chính của pin là trọng lượng riêng của chất điện phân. Nó là tỷ số giữa trọng lượng của một dung dịch (axit sunfuric) với trọng lượng của một thể tích nước bằng nhau ở một nhiệt độ nhất định. Thường được đo bằng tỷ trọng kế. Mật độ của chất điện phân được sử dụng như một chỉ số về trạng thái điện tích của một tế bào hoặc pin, nhưng không thể đặc trưng cho dung lượng của pin. Trong quá trình không tải, trọng lượng riêng giảm tuyến tính.
Đã vậy, cần làm rõ kích thước mật độ cho phép. Chất điện phân trong pin không được vượt quá 1,44g / cm3. Mật độ có thể từ 1,07 đến 1,3g / cm3. Nhiệt độ của hỗn hợp sau đó sẽ là khoảng +15 C.
Chất điện ly có mật độ tăng ở dạng tinh khiết được đặc trưng bởi một giá trị khá cao của chỉ số này. Mật độ của nó là 1,6g / cm3.
Mức phí
Khi được sạc đầy ở trạng thái ổn định và khi phóng điện, việc đo trọng lượng riêng của chất điện phân cho biết một dấu hiệu sơ bộ về trạng thái tích điện của tế bào. Trọng lượng riêng=Điện áp mạch hở - 0,845.
Ví dụ: 2.13V - 0.845=1.285g / cm3.
Trọng lượng riêng giảm khi pin được xả đến mức gần với mức của nước tinh khiết và tăng trong quá trình sạc lại. Pin được coi là đã sạc đầy khi mật độ chất điện phân trong pin đạt giá trị lớn nhất có thể. Riêngtrọng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ và lượng chất điện phân trong tế bào. Khi chất điện phân ở gần vạch thấp, trọng lượng riêng cao hơn danh định, nó giảm xuống và nước được thêm vào tế bào để đưa chất điện phân lên đến mức cần thiết.
Thể tích của chất điện phân nở ra khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm, điều này ảnh hưởng đến mật độ hoặc trọng lượng riêng. Khi thể tích chất điện phân mở rộng, số đọc giảm đi và ngược lại, trọng lượng riêng tăng ở nhiệt độ thấp hơn.
Trước khi tăng mật độ chất điện phân trong pin, bạn phải thực hiện các phép đo và tính toán. Trọng lượng riêng của pin được xác định bởi ứng dụng mà nó sẽ được sử dụng, có tính đến nhiệt độ hoạt động và tuổi thọ của pin.
| % Axit sunfuric | % Nước | Trọng lượng riêng (20 ° C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | + 1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Phản ứng hóa học trong pin
Ngay sau khi một tải được kết nối qua các cực của pin, dòng điện phóng điện bắt đầu chạy qua tải và pin bắt đầu phóng điện. Trong quá trình phóng điện, độ axit của dung dịch điện phân giảm và dẫn đến sự hình thành cặn sunfat trên cả bản cực dương và bản cực âm. Trong quá trình phóng điện này, lượng nước trong dung dịch điện phân tăng lên, làm giảm trọng lượng riêng của nó.
Các tế bào pin có thể được phóng điện đến điện áp và trọng lượng riêng tối thiểu được chỉ định. Một pin axit chì được sạc đầy có điện áp và trọng lượng riêng lần lượt là 2,2V và 1,250g / cm3và tế bào này bình thường có thể phóng điện cho đến khi các giá trị tương ứng không đạt 1,8V và 1,1 g / cm3.
Thành phần điện giải
Bình điện phân chứa hỗn hợp axit sunfuric và nước cất. Dữ liệu sẽ không chính xác khi đo nếu người lái vừa cho nước vào. Bạn cần đợi một lúc để nước ngọt có thời gian hòa vào dung dịch hiện có. Trước khi nâng khối lượng riêng của chất điện ly, bạn cần nhớ: nồng độ axit sunfuric càng lớn thì chất điện ly càng đặc. Mật độ càng cao thì mức phí càng cao.
Đối với dung dịch điện giải, nước cất là sự lựa chọn tốt nhất. Điều này giảm thiểu điều có thểchất bẩn trong dung dịch. Một số chất gây ô nhiễm có thể phản ứng với các ion chất điện ly. Ví dụ, nếu bạn trộn một dung dịch với các muối NaCl, một kết tủa sẽ tạo thành, làm thay đổi chất lượng của dung dịch.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện dung
Mật độ của chất điện phân là gì - điều này sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ bên trong pin. Hướng dẫn sử dụng cho các loại pin cụ thể chỉ định cách hiệu chỉnh nào nên được áp dụng. Ví dụ: trong hướng dẫn sử dụng Surrette / Rolls cho nhiệt độ từ -17,8 đến -54,4oC dưới 21oC, cứ 6 thì trừ đi 0,04 độ.
Nhiều bộ biến tần hoặc bộ điều khiển sạc có cảm biến nhiệt độ pin gắn vào pin. Chúng thường có màn hình LCD. Hướng nhiệt kế hồng ngoại cũng sẽ cung cấp thông tin cần thiết.
Máy đo mật độ
Tỷ trọng kế chất điện ly được sử dụng để đo trọng lượng riêng của dung dịch điện phân trong mỗi tế bào. Pin axit được sạc đầy với khối lượng riêng là 1,255g / cm3ở 26oC. Trọng lượng riêng là một phép đo của một chất lỏng được so sánh với một cơ sở. Đây là nước được gán số cơ bản là 1.000 g / cm3.
Nồng độ axit sulfuric trong nước trong pin mới là 1.280 g / cm3, có nghĩa là chất điện phân nặng 1.280 g / cm3 lần trọng lượng của cùng một thể tích nước. Pin đã sạc đầy sẽ được kiểm tra ở mức tối đa1.280 g / cm3, khi phóng điện sẽ được tính từ 1.100 g / cm3.
Quy trình kiểm tra tỷ trọng kế
Nhiệt độ đọc của tỷ trọng kế nên được điều chỉnh đến nhiệt độ 27oC, đặc biệt là về mật độ chất điện phân vào mùa đông. Tỷ trọng kế chất lượng cao có một nhiệt kế bên trong sẽ đo nhiệt độ của chất điện phân và bao gồm thang chuyển đổi để hiệu chỉnh số đọc phao. Điều quan trọng cần nhận biết là nhiệt độ có sự khác biệt đáng kể so với môi trường nếu xe đang được điều khiển. Thứ tự đo lường:
- Đổ chất điện phân vào tỷ trọng kế có bầu cao su nhiều lần để nhiệt kế có thể điều chỉnh nhiệt độ của chất điện phân và đo các kết quả.
- Nghiên cứu màu của chất điện phân. Sự đổi màu nâu hoặc xám cho thấy pin có vấn đề và là dấu hiệu cho thấy pin sắp hết tuổi thọ.
- Hướng lượng chất điện phân tối thiểu vào tỷ trọng kế để phao nổi tự do mà không tiếp xúc với phần trên hoặc dưới của ống đong.
- Giữ tỷ trọng kế thẳng đứng ngang tầm mắt và chú ý đến số đọc nơi chất điện phân khớp với thang đo trên phao.
- Cộng hoặc trừ 0,004 đơn vị đọc mỗi 6oC, khi nhiệt độ chất điện phân trên hoặc dưới 27oC.
- Điều chỉnh số đọc, ví dụ, nếu trọng lượng riêng là 1,250 g / cm3và nhiệt độ chất điện phân là32oC, giá trị 1,250 g / cm3cho giá trị hiệu chỉnh là 1,254 g / cm3. Tương tự, nếu nhiệt độ là 21oC, hãy trừ đi 1,246 g / cm3. Bốn điểm (0,004) của 1,250 g / cm3.
- Kiểm tra từng ô và ghi chú đọc được sửa thành 27oC trước khi kiểm tra mật độ chất điện giải.
Ví dụ về phép đo điện tích
Ví dụ 1:
- Tỷ trọng kế đọc 1.333 g / cm3.
- Nhiệt độ là 17 độ, dưới khuyến nghị 10 độ.
- Trừ 0,007 lấy 1,333 g / cm3.
- Kết quả là 1,263 g / cm3, vì vậy trạng thái tích điện là khoảng 100 phần trăm.
Ví dụ 2:
- Dữ liệu mật độ - 1.178g / cm3.
- Nhiệt độ điện phân là 43 độ C, cao hơn bình thường 16 độ.
- Thêm 0,016 đến 1,178g / cm3.
- Kết quả là 1.194g / cm3, tính phí 50 phần trăm.
| TÌNH TRẠNG PHÍ | TRỌNG LƯỢNG CỤ THỂ g / cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Bảng mật độ điện giải
Bảng hiệu chỉnh nhiệt độ saulà một cách để giải thích sự thay đổi đột ngột của các giá trị mật độ chất điện phân ở các nhiệt độ khác nhau.
Để sử dụng bảng này, bạn cần biết nhiệt độ của chất điện phân. Nếu không thể đo vì lý do nào đó, tốt hơn nên sử dụng nhiệt độ môi trường.
Bảng mật độ chất điện ly được hiển thị bên dưới. Dữ liệu này dựa trên nhiệt độ:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Như bạn có thể thấy từ bảng này, mật độ chất điện phân trong pin vào mùa đông cao hơn nhiều so với mùa ấm.
Bảo trì Pin
Những loại pin này có chứa axit sulfuric. Phải luôn sử dụng kính bảo hộ và găng tay cao su khi xử lý chúng.
Nếu các tế bào bị quá tải, các tính chất vật lý của chì sunfat dần thay đổi và chúng bị phá hủy, làm gián đoạn quá trình sạc. Do đó, khối lượng riêng của chất điện ly giảm do tốc độ phản ứng hóa học diễn ra chậm.
Chất lượng của axit sunfuric phải cao. Nếu không, pin có thể nhanh chóng không hoạt động được. Mức điện phân thấp giúp làm khô các tấm bên trong của thiết bị, khiến pin không thể khôi phục được.
Pin sunfat có thể dễ dàng nhận ra bằng cách nhìn vào màu sắc đã thay đổi của các tấm pin. Màu của tấm sunfat trở nên nhạt hơn và bề mặt của nó trở nên vàng. Các ô như vậy cho thấy sự suy giảm sức mạnh. Nếu quá trình sulfona hóa xảy ra trong một thời gian dài, không thể đảo ngượcquy trình.
Để tránh tình trạng này, bạn nên sạc pin axit-chì trong thời gian dài với tốc độ dòng điện sạc thấp.
Luôn có khả năng cao bị hỏng các khối đầu cuối của tế bào pin. Ăn mòn chủ yếu ảnh hưởng đến các kết nối bắt vít giữa các ô. Điều này có thể dễ dàng tránh được bằng cách đảm bảo rằng mỗi bu lông được bịt kín bằng một lớp mỡ đặc biệt mỏng.
Khi đang sạc pin, rất có thể xảy ra hiện tượng phun axit và khí. Chúng có thể gây ô nhiễm bầu không khí xung quanh pin. Do đó, cần có hệ thống thông gió tốt gần ngăn chứa pin.
Những khí này dễ nổ, do đó, ngọn lửa trần không được xâm nhập vào không gian nơi sạc pin chì.
Để ngăn pin phát nổ, có thể gây thương tích nghiêm trọng hoặc tử vong, không lắp nhiệt kế kim loại vào pin. Bạn cần sử dụng tỷ trọng kế có nhiệt kế tích hợp, được thiết kế để kiểm tra pin.
Tuổi thọ nguồn điện
Hiệu suất của pin suy giảm theo thời gian, dù có sử dụng hay không, nó cũng suy giảm theo chu kỳ sạc-xả thường xuyên. Tuổi thọ là khoảng thời gian pin không hoạt động có thể được lưu trữ trước khi không sử dụng được. Người ta thường tin rằng đây là khoảng 80% công suất ban đầu của nó.
Có một số yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ pin:
- Cuộc sống theo chu kỳ. Thời gianTuổi thọ của pin được xác định chủ yếu bởi chu kỳ sử dụng pin. Thông thường 300 đến 700 chu kỳ trong sử dụng bình thường.
- Hiệu ứngĐộ sâu của Xả (DOD). Từ bỏ hiệu suất cao hơn sẽ dẫn đến vòng đời ngắn hơn.
- Hiệu ứng nhiệt độ. Đây là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất, thời hạn sử dụng, quá trình sạc và kiểm soát điện áp của pin. Ở nhiệt độ cao hơn, hoạt động hóa học xảy ra trong pin nhiều hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Đối với hầu hết các loại pin, phạm vi nhiệt độ được khuyến nghị là -17 đến 35oC.
- Điện áp và tốc độ sạc lại. Tất cả các pin axit-chì đều giải phóng hydro từ bản cực âm và oxy từ bản cực dương trong quá trình sạc. Pin chỉ có thể lưu trữ một lượng điện nhất định. Theo quy định, pin được sạc đến 90% trong 60% thời gian. Và 10% pin còn lại được sạc khoảng 40% tổng thời gian.
Thời lượng pin tốt là 500 đến 1200 chu kỳ. Quá trình lão hóa thực tế dẫn đến sự giảm dần điện dung. Khi một tế bào đạt đến tuổi thọ nhất định, nó không đột ngột ngừng hoạt động, quá trình này kéo dài theo thời gian, nó phải được theo dõi để chuẩn bị kịp thời cho việc thay thế pin.
