Tuổi thọ Ắc quy là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu khi nhắc đến việc lựa chọn và sử dụng Ắc quy, nhất là đối với các thiết bị quan trọng có sử dụng ắc quy trong trung tâm cơ sở dữ liệu hoặc các doanh nghiệp và khu công nghiệp lớn. Tuổi thọ ắc quy càng thấp, việc thay thế ắc quy sẽ thường xuyên hơn, gây ra nhiều trì hoãn, sự cố và có thể tốn kém chi phí hơn.
Vậy “Tuổi thọ Ắc quy được xác định như nào?”, “Yếu tố nào khiến tuổi thọ pin nhanh sụt giảm?“, và “Các phương pháp nào giúp tăng tuổi thọ pin?“. Hãy cùng tìm kiếm lời đáp cho các câu hỏi này qua bài viết dưới đây.
Tuổi thọ ắc quy được xác định như nào?
Tuổi thọ ắc quy là khoảng thời gian mà ắc quy có thể hoạt động hiệu quả và đáp ứng được các yêu cầu về dung lượng, điện áp, và hiệu suất trước khi nó bị suy giảm đến mức không thể sử dụng được nữa. Việc xác định tuổi thọ của ắc quy thường được cung cấp bởi các nhà máy sản xuất ắc quy, đo bằng số chu kỳ sạc-xả (đối với ắc quy sạc lại được) hoặc thời gian sử dụng (đối với ắc quy một lần).
- Tuổi thọ theo chu kỳ: Được tính bằng số lần sạc-xả mà ắc quy có thể thực hiện trước khi dung lượng giảm xuống dưới 80% so với ban đầu.
- Ví dụ: Ắc quy có tuổi thọ 500 chu kỳ nghĩa là sau 500 lần sạc-xả, dung lượng còn lại là 80%.
- Tuổi thọ theo thời gian: Được tính bằng số năm hoặc tháng mà ắc quy có thể hoạt động hiệu quả trước khi cần thay thế.
- Ví dụ: Ắc quy có tuổi thọ 3-5 năm nếu được sử dụng và bảo dưỡng đúng cách.
Thông số tuổi thọ ắc quy này sẽ phụ thuộc vào loại ắc quy, công nghệ sản xuất, điều kiện sử dụng và cách bảo dưỡng. Hiện nay, có nhiều loại ắc quy phổ biến như ắc quy chì-axit, ắc quy AGM, ắc quy gel, ắc quy lithium-ion, và ắc quy thể rắn. Mỗi loại có tuổi thọ khác nhau và phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
Khi nói Tuổi thọ ắc quy giảm tức là tuổi thọ của ắc quy không đạt được mức tuổi thọ giống như nhà sản xuất đã đưa ra, có thể xác định bằng dung lượng sử dụng thực tế của ắc quy bị giảm nhanh so với mức ban đầu.
Tại sao tuổi thọ ắc quy lại giảm dần trong quá trình sử dụng?
Do cơ chế hoạt động của hầu hết các loại ắc quy phổ biến trong đời sống dân dụng và công nghiệp hiện nay đều là ắc quy hoá năng, nên hoạt động của ắc quy sẽ phụ thuộc vào các phản ứng hoá học, sinh điện và lưu điện dựa trên quá trình chuyển đổi qua lại không ngừng giữa các hợp chất hoá học. Trong chu trình chuyển đổi hoá năng thành điện năng khép kín đó, một số thành phần hoá học sẽ không ngừng bị hao mòn, đồng thời cũng sinh ra hao phí năng lượng và một số các phản ứng hoá học ngẫu nhiên, tạo ra các chất không mong muốn, gây hao mòn năng lượng.
Ví dụ như ở Ắc quy chì-axit (loại ắc quy dân dụng phổ biến nhất hiện nay với chi phí rẻ, dễ dàng sử dụng và bảo trì), chì dioxide (PbO₂) và chì (Pb) sẽ liên tục được chuyển đổi qua lại thành chì sulfat (PbSO₄) trong dung môi axit sulfuric (H₂SO₄), để sinh ra điện năng. Sau đó khi được sạc điện, quá trình trên sẽ được đảo ngược lại để tích trữ năng lượng. Tuy nhiên, không phải tất cả chì sulfat đều có thể sẽ được chuyển hoá ngược lại. Một lượng nhỏ chì sulfat sẽ tích tụ trong quá trình sinh điện năng, hình thành lên dạng kết tinh của chì sulfat là chì sulfat cứng (PbSO₄ kết tinh), không thể chuyển hoá ngược lại thành PbO₂ và Pb, khiến thời gian sinh điện ắc quy không còn như ban đầu, làm giảm tuổi thọ ắc quy.
Tương tự, ở các loại ắc quy hoá năng khác, luôn có sự hao phí năng lượng, hao phí thành phần hoá học của ắc quy hoặc các phản ứng hoá học không mong muốn sinh ra trong quá trình chuyển đổi năng lượng từ hoá năng sang điện năng. Do vậy, tuổi thọ ắc quy là hữu hạn và sẽ giảm dần theo thời gian.
Tuổi thọ của một số loại ắc quy thông dụng
1. Ắc quy chì-axit (Lead-Acid)
Đây là loại ắc quy phổ biến nhất, thường dùng cho ô tô, xe máy, Bộ lưu điện – UPS, và hệ thống năng lượng mặt trời.
- Ắc quy nước (Flooded Lead-Acid – FLA)
- Tuổi thọ: 2-5 năm hoặc 300-500 chu kỳ sạc.
- Cần bổ sung nước cất định kỳ và bảo dưỡng thường xuyên.
- Dễ bị sulfat hóa nếu không sử dụng đúng cách.
- Ắc quy khô (Sealed Lead-Acid – SLA)
- Tuổi thọ: 3-6 năm hoặc 500-800 chu kỳ sạc.
- Không cần bảo dưỡng nhiều như ắc quy nước.
- Ắc quy AGM (Absorbent Glass Mat)
- Tuổi thọ: 4-7 năm hoặc 600-1000 chu kỳ sạc.
- Chống rò rỉ tốt hơn, tuổi thọ cao hơn ắc quy nước.
- Ắc quy Gel
- Tuổi thọ: 5-10 năm hoặc 1000-1500 chu kỳ sạc.
- Dung dịch điện phân dạng gel giúp tăng tuổi thọ và giảm nguy cơ bay hơi axit.
2. Ắc quy lithium-ion (Li-ion)
Ắc quy lithium-ion ngày càng phổ biến trong xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng, UPS cao cấp, và thiết bị điện tử.
- Tuổi thọ: 8-15 năm hoặc 2000-5000 chu kỳ sạc.
- Không cần bảo dưỡng, hiệu suất cao hơn ắc quy chì-axit.
- Giá thành cao nhưng tiết kiệm về lâu dài.
- Nhạy cảm với nhiệt độ cao, có thể giảm tuổi thọ nếu sạc và sử dụng sai cách.
3. Ắc quy thể rắn (Solid-State Battery)
Đây là công nghệ pin mới đang được phát triển, chủ yếu dành cho xe điện và lưu trữ năng lượng.
- Tuổi thọ: 15-20 năm hoặc 5000-10000 chu kỳ sạc.
- An toàn hơn, ít bị chai pin, hiệu suất cao hơn pin lithium-ion.
- Chưa phổ biến do chi phí sản xuất cao.
4. Ắc quy Nickel-Cadmium (NiCd) và Nickel-Metal Hydride (NiMH)
- Ắc quy NiCd
- Tuổi thọ: 5-10 năm hoặc 1000-1500 chu kỳ sạc.
- Có “hiệu ứng nhớ”, nếu không xả hoàn toàn trước khi sạc có thể giảm dung lượng.
- Gây ô nhiễm môi trường do chứa cadmium độc hại.
- Ắc quy NiMH
- Tuổi thọ: 3-7 năm hoặc 500-1000 chu kỳ sạc.
- An toàn hơn NiCd nhưng có tốc độ tự xả nhanh hơn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ ắc quy
Mặc dù tuổi thọ ắc quy sẽ giảm dần theo thời gian sử dụng, tuy nhiên dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau, tuổi thộ của ắc quy sẽ bị giảm nhanh hơn so với mức thông thường. Dưới đây là một số các yếu tố gây ảnh hưởng đến tuổi thọ ắc quy:
- Chu kỳ sạc-xả:
- Mỗi lần ắc quy được sạc đầy và xả hết được tính là một chu kỳ. Tuổi thọ của ắc quy thường được xác định bằng số chu kỳ sạc-xả mà nó có thể thực hiện trước khi dung lượng giảm xuống dưới một mức nhất định (thường là 80% so với dung lượng ban đầu).
- Ví dụ: Một ắc quy có tuổi thọ 500 chu kỳ nghĩa là sau 500 lần sạc-xả, tuổi thọ của nó sẽ giảm còn khoảng 80% so với ban đầu.
- Độ sâu xả (Depth of Discharge – DoD):
- Độ sâu xả là phần trăm dung lượng ắc quy được sử dụng trong mỗi chu kỳ xả. Xả càng sâu (ví dụ: xả đến 80% dung lượng) thì tuổi thọ của ắc quy càng giảm.
- Ví dụ: Nếu ắc quy được xả đến 50% dung lượng thay vì 80%, tuổi thọ của nó sẽ kéo dài hơn.
- Nhiệt độ:
- Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ phản ứng hóa học bên trong ắc quy, dẫn đến giảm tuổi thọ. Ngược lại, nhiệt độ quá thấp cũng có thể làm giảm hiệu suất của ắc quy. Ắc quy hoạt động tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 20°C đến 25°C.
- Cách sạc:
- Sạc quá mức hoặc cạn kiệt thường xuyên sẽ làm giảm tuổi thọ của ắc quy. Sử dụng bộ sạc phù hợp, sạc đầy đủ và tuân thủ các hướng dẫn sạc là yếu tố quan trọng giúp tuổi thọ ắc quy không bị giảm.
- Chất lượng ắc quy:
- Ắc quy chất lượng cao thường có tuổi thọ dài hơn so với ắc quy chất lượng thấp. Các yếu tố như vật liệu chế tạo, công nghệ sản xuất, và quy trình kiểm soát chất lượng đều ảnh hưởng đến tuổi thọ.
- Tần suất sử dụng:
- Ắc quy được sử dụng thường xuyên và đúng cách thường có tuổi thọ dài hơn so với ắc quy ít được sử dụng hoặc bị bỏ quên trong thời gian dài.
- Bảo dưỡng & Bảo trì:
- Đối với ắc quy nước, việc kiểm tra và bổ sung dung dịch điện phân định kỳ cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ. 2 đầu cực điện của ắc quy chì-axit cần được kiểm tra và vệ sinh định kỳ, tránh để đầu cực tiếp xúc với 2 đầu cực chì, khiến 2 đầu cực có thể gặp nguy cơ bị ăn mòn hoặc ôxi hoá.
Những điều cần lưu ý giúp tăng Tuổi thọ Ắc quy
Để kéo dài tuổi thọ ắc quy, cần áp dụng các biện pháp bảo dưỡng và sử dụng đúng cách, tránh các yếu tố gây hao mòn và hư hỏng. Dưới đây là những lưu ý quan trọng giúp tăng tuổi thọ ắc quy:
1. Sạc đúng cách
- Không để ắc quy cạn kiệt hoàn toàn trước khi sạc, đặc biệt với ắc quy lithium-ion và ắc quy chì-axit.
- Không sạc quá mức, tránh tình trạng quá áp làm nóng ắc quy và giảm tuổi thọ.
- Sử dụng bộ sạc chính hãng, có điện áp phù hợp với loại ắc quy.
2. Tránh nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp
- Ắc quy hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 20-25°C.
- Nhiệt độ quá cao (>40°C) làm tăng tốc độ phản ứng hóa học, gây chai pin, phồng pin và giảm tuổi thọ nhanh chóng.
- Nhiệt độ quá thấp (<0°C) làm giảm hiệu suất và công suất xả của ắc quy, gây khó khăn khi khởi động động cơ.
3. Bảo dưỡng định kỳ (đối với ắc quy chì-axit)
- Kiểm tra mức nước trong ắc quy nước, bổ sung nước cất khi cần thiết.
- Làm sạch các cực điện để tránh hiện tượng oxy hóa, đảm bảo tiếp xúc tốt.
- Đối với ắc quy khô (SLA, AGM, Gel), kiểm tra tình trạng nạp điện để tránh sạc thiếu hoặc sạc quá mức.
4. Hạn chế để ắc quy ở trạng thái không sử dụng quá lâu
- Nếu không sử dụng trong thời gian dài, nên sạc đầy khoảng 50-70% và bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát.
- Định kỳ sạc lại ắc quy sau 1-2 tháng để tránh tình trạng sulfat hóa làm giảm dung lượng.
5. Tránh xả quá sâu
- Với ắc quy chì axit, tránh xả xuống dưới 30-50% dung lượng, vì xả sâu sẽ làm giảm số chu kỳ sạc-xả.
- Với ắc quy lithium-ion, nên duy trì dung lượng trong khoảng 20-80% để tối ưu tuổi thọ.
6. Tránh rung lắc và va đập mạnh
- Ắc quy xe hơi, ắc quy xe máy hay ắc quy trên các phương tiện, thiết bị điện thường xuyên di chuyển cần được cố định chắc chắn để tránh rung động, ảnh hưởng đến các tấm điện cực bên trong.
7. Không sử dụng quá tải
- Tránh đấu nối các thiết bị tiêu thụ điện quá công suất định mức của ắc quy.
- Đối với xe hơi hoặc xe điện, nên kiểm tra hệ thống sạc để tránh quá tải cho ắc quy.
Lưu ý về Tuổi thọ Ắc quy ở Bộ lưu điện – UPS
Có sự khác nhau cơ bản về tuổi thọ ắc quy ở các thiết bị Bộ lưu điện gia đình so với các thiết bị Bộ lưu điện công nghiệp. Đối với các hệ thống công nghệ thông tin trong các khu công nghiệp, bệnh viện hoặc trung tâm thương mại, trung tâm cơ sở dữ liệu, bộ lưu điện sẽ phải cung cấp một lượng điện năng rất lớn, và phải đảm bảo luôn ở trạng thái sẵn sàng, với thời gian trễ gần như bằng 0ms, do vậy, ắc quy hay tuổi thọ ắc quy luôn được quan tâm cao.
Thông thường, ắc quy ở các Bộ lưu điện công nghiệp sẽ là dạng UPS Online – dạng Bộ lưu điện với ắc quy hoạt động liên tục không ngừng nghỉ, khiến tuổi thọ bị tiêu hao nhanh hơn rất nhiều so với Bộ lưu điện Offline thường được sử dụng trong dân dụng. Tuy nhiên, chúng cũng sử dụng một lượng lớn ắc quy và được tích hợp công nghệ quản lý ắc quy qua phần mềm máy tính (ví dụ như phần mềm quản lý UPS: Winpower), có thể kiểm tra được tuổi thọ cũng như dung lượng ắc quy và thông báo về dễ dàng thay thế khi ắc quy không đạt yêu cầu.
Trên đây là một số thông tin cơ bản về Tuổi thọ ắc quy và những điều cần chú ý khi sử dụng ắc quy nhằm duy trì tuổi thọ ắc quy được lâu nhất. Nếu bạn đang gặp sự cố về ắc quy hoặc quan tâm đến tuổi thọ của ắc quy trong Bộ lưu điện – UPS, hãy liên hệ ngay đến hotline 0964.160.888 của Minh Phát Tech để được nhận hỗ trợ miễn phí và thay thế ắc quy chính hãng chất lượng cao với giá niêm yết.
