Làm sao để kéo dài thời gian sử dụng bình ắc quy?

Tuổi thọ của ắc quy sơ cấp

Chỉ cần lấy ra khỏi bao bì thì ắc quy sơ cấp đã có thể tiêu hao khoảng (8 – 20)% dung lượng định mức của nó ở nhiệt độ (20 – 30)οC. Hiện tượng này được biết đến như là khả năng tự xả nội bộ trong ngăn ắc quy. Khả năng tự xả giảm bớt nếu ắc quy được lưu trữ trong nhiệt độ thấp, mặc dù một số ắc quy có thể bị hỏng nếu bị làm đông. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của ắc quy.

Tuổi thọ của ắc quy nạp

Ắc quy nạp tự xả nhanh hơn so với ắc quy dùng một lần loại kiềm, đặc biệt là loại ắc quy nicken. Ắc quy NiCd mới mất 10% dung lượng trong vòng 24 giờ đầu tiên và sau đó tự xả 10% / 1 tháng. Tuy nhiên, các thiết kế ắc quy lithium hiện đại đã  giảm khả năng tự xả xuống mức thấp nhất mặc dù vẫn chưa được bằng ắc quy sơ cấp. Hầu hết các ắc quy niken đều tự xả từng phần và phải được nạp lại trước khi sử dụng.

Mặc dù ắc quy nạp có thể nạp lại năng lượng nhưng vẫn có sự hao tổn giữa mỗi chu kỳ nạp, xả. Ắc quy dung lượng thấp như Niken metal hydride – NiMH (1700 – 2000) mAh có thể nạp được khoảng 1000 chu kỳ trong khi loại dung lượng NiMH (trên 2500 mAh) có thể nạp được khoảng 500 chu kỳ. Ắc quy Niken cadmium – NiCd có thể nạp,  xả được khoảng 1000 chu kỳ trước khi nội trở của nó tăng cao. Thường thì nạp nhanh sẽ làm giảm tuổi thọ của ắc quy nhanh hơn là nạp chậm. Tuy nhiên, nếu nạp chậm mà không biết được lúc nào ắc quy đầy thì sẽ dẫn đến việc nạp quá ắc quy gây tổn hại.

Suy giảm dung lượng, chất lượng ắc quy thường xảy ra khi chất điện phân di chuyển ra khỏi các cực hay các chất phản ứng rời khỏi các điện cực.

READ  Nguồn tổ ong là gì? Có nên dùng nguồn tổ ong hay không?

Ắc quy NiCd thường bị tự xả nên nó luôn phải được xả hết trước khi nạp đầy. Nếu không xả sạch, tinh thể sẽ bám vào các điện cực, làm giảm bề mặt phản ứng và tăng nội trở. Hiện tượng này làm giảm dung lượng ắc quy và gây ra hiệu ứng “nhớ dung lượng” (là việc ắc quy NiCd chỉ nhận dung lượng nạp thấp hơn định mức do nó đã quen với dung lượng nạp chưa đầy ở những lần trước). Các tinh thể bám ở điện cực còn có thể xâm nhập vào các lớp phân cách điện cực gây ra ngắn mạch.

Ắc quy NiMH, mặc dù có cấu tạo hóa học tương tự, không bị hiện tượng “nhớ dung lượng”. Khi ắc quy sắp hết vòng đời sử dụng, nó không ngay lập tức giảm toàn bộ dung lượng mà dung lượng sẽ giảm từ từ.

Ắc quy chì – axit có tuổi thọ thấp hơn nhiều. Do các nguyên nhân rung, lắc, nóng, lạnh và sun phát hóa bản cực, chỉ có vài loại ắc quy ô tô có thể sử dụng được 6 năm trong điều kiện hoạt động bình thường. Ắc quy khởi động ô tô có rất nhiều các bản cực mỏng để cung cấp càng nhiều năng lượng càng tốt trong một kích thước nhỏ gọn. Nhìn chung là bản cực càng dày thì ắc quy càng có tuổi thọ cao. Thường thì chúng chỉ bị mất một phần dung lượng nhỏ trước khi nạp lại. Cần phải quan tâm để tránh việc xả quá mức cho phép đối với ắc quy khởi động, vì chu kỳ nạp, xả sẽ gây cho các vật liệu phản ứng lắng xuống từ bản cực.

Ắc quy chì – axit “chu kỳ sâu” thường hay được sử dụng trong các xe golf cart có bản cực dày hơn rất nhiều để là tăng tuổi thọ của chúng. Ích lợi chính của ắc quy chì – axit là giá thành thấp, cản trở là kích thước của chúng lớn tỷ lệ thuận với dung lượng và điện áp. Không được xả ắc quy chì – axit xuống dưới quá 20% dung lượng định mức, vì nội trở của chúng sẽ gây quá nhiệt và hư hỏng khi nạp lại. Trong hệ thống Ắc quy chì – axit “Chu kỳ sâu” thường có đèn cảnh báo mức nạp thấp hay mức năng lượng nạp thấp để ngăn ngừa các ảnh hưởng gây hại đến tuổi thọ.

READ  Varistor hay Tụ chống sét là gì?

Kéo dài tuổi thọ ắc quy

Có thể kéo dài tuổi thọ ắc quy nếu lưu trữ trong nhiệt độ thấp như ở phòng lạnh, làm giảm quá trình phản ứng hóa học của chúng.

Cách lưu trữ như vậy có thể kéo dài tuổi thọ của ắc quy kiềm thêm khoảng 5% trong khi các ắc quy nạp khác có thể tăng tuổi thọ từ vài ngày lên vài tháng.

Tuy nhiên, để đạt được điện áp lớn nhất, ắc quy cần phải được giảm về nhiệt độ phòng; khi xả ắc quy kiềm 250mAh 0°C chỉ được một nửa dung lượng nếu xả ở 20°C.

Kéo dài tuổi thọ ắc quy bằng cách cân bằng ngăn ắc quy

Cách làm cân bằng các ngăn và triệt tiêu các sự mất mát giữa các ngăn ắc quy nối tiếp hay song song sẽ cải thiện cơ bản hiệu suất và làm tăng dung lượng của tổ ắc quy.

Khi số lượng các ngăn và dòng tải tăng, khả năng mất mát cũng tăng theo. Có 2 khả năng hao hụt có thể xảy ra: tình trạng nạp và dung lượng, năng lượng.

Mặc dù hao hụt dạng tình trạng nạp phổ biến hơn, các trục trặc này gây ra việc giới hạn dung lượng tổ ắc quy và làm giảm dung lượng của ngăn ắc quy yếu nhất.

Các ngăn trong 1 tổ ắc quy cân bằng khi thoả mãn 2 điều kiện sau :

  • Nếu tất cả các ngăn đều có dung lượng như nhau, chúng cân bằng khi có cùng tình trạng nạp. Trong trường hợp này, điện áp mạch hở là cách đo lường chính xác tình trạng nạp. Nếu ở đầu ra của tổ ắc quy các ngăn có thể được nạp khác nhau theo điện áp hở mạch tới đầy ( cân bằng) thì chúng sẽ lần lượt thực hiện chu kỳ một cách bình thường mà không cần phải thực hiện thêm bất kỳ thay đổi nào.
  • Nếu các ngăn có có dung lượng khác nhau, chúng cũng thể được coi như là cân bằng nếu tình trạng nạp giống nhau. Nhưng vì tình trạng nạp là một thông số tương quan, giá trị tuyệt đối của dung lượng các ngăn khác nhau. Để giữ các ngăn có dung lượng khác nhau có cùng tình trạng nạp, cần cung cấp các dòng khác nhau tới các ngăn trong cả quá tình nạp và xả.
READ  Kiểm tra tụ chống sét

Cân bằng ngăn ắc quy theo phương pháp điện tử

Cân bằng ắc quy là phương pháp cung cấp dòng khác nhau vào các ngăn ắc quy trong một chuỗi mắc nối tiếp. Thường thì các ngăn mắc nối tiếp sẽ nhận được các dòng điện đồng nhất. Mỗi tổ ắc quy cần có thêm các thành phần và mạch để đạt được cân bằng. Tuy nhiên, việc sử dụng thành phần tương tự ở đầu ra sẽ giảm các thành phần khác cần thiết mà chỉ cần có điện trở cân bằng.

Sự hao hụt tình trạng nạp có thể bổ cứu bằng cách cân bằng các ngăn trong quá trình khởi đầu và tuần tự trong quá trình nạp. Hao hụt C/E có thể được bổ sung một cách phức tạp hơn và khó khăn hơn trong việc đo đạc và đòi hỏi phải thực hiện cả lúc nạp và phóng.

Các giải pháp nói trên là giảm bớt các thành phần bổ sung bên ngoài như là tụ gián đoạn, diode và hầu hết các điện trở.