Структура и принцип работы сепараторов AGM

Проставка AGM, используемая в VRLA, имеет следующие дополнительные функции:

• Абсорбирует электролит (третье активное вещество аккумулятора), поэтому он не течет. Обеспечивает относительно большие отверстия для пропускания газа для диффузии кислорода и, следовательно, облегчает работу COC.
• Обеспечивает высокую ионную проводимость. Обеспечивает каналы транспортировки ионных потоков между двумя типами полярных пластин, позволяя быстро протекать окислительно-восстановительным реакциям.
• Ограничивает расширение объема PAM и поддерживает давление группы полюсов, сводя к минимуму эффекты пульсации положительного активного материала во время езды на велосипеде.

Прокладка AGM состоит из волокон боросиликатного стекла химического качества длиной 1–2 мм и различной толщины (диаметр 0,1–10 мкм). Соотношение различных волокон определяет баланс между различными функциями проставки и ее ценой. Эти волокна гидрофильны и поглощают электролит. Более тонкие волокна (т.е. волокна меньшего диаметра) в перегородке имеют большую площадь поверхности и образуют микропоры с меньшим внутренним диаметром, но стоят дороже. Переборки AGM также содержат 15-18% полимерных волокон, таких как ПП, ПЭ и т. д., которые повышают механическую прочность переборок и способствуют образованию газовых каналов (поскольку эти материалы частично гидрофобны), что также удешевляет переборки. Процесс производства переборок AGM аналогичен процессу изготовления бумаги. Этот процесс аналогичен процессу изготовления бумаги, что делает ее анизотропной структурой. Структура характеризуется размером пор 2-4 мкм в плоскости x-y спейсера и микропорами, перпендикулярными плоскости x-y, размером 10-30 мкм [27]. Маленькие поры в плоскости x-y служат для распределения электролита в направлении толщины прокладки и поддержания скорости поглощения сердцевины, когда прокладка частично заполнена электролитом. С другой стороны, крупные поры образуют открытые газовые каналы.

После осаждения с положительной пластины кислород транспортируется к отрицательной пластине, где затем подвергается реакции восстановления. Весь процесс переноса кислорода проходит следующие стадии.

Во-первых, кислород образует крошечные пузырьки в микропорах ПАМ, заполненных электролитом. Затем эти крошечные пузырьки постепенно сливаются в отдельные пузырьки, которые постепенно замещают электролит в микропорах полярной пластины по направлению к переборке. Небольшая часть кислорода в пузырьках, достигающих поверхности полярной пластины, растворяется в электролите, тогда как большая часть газообразного кислорода остается в виде пузырьков на границе раздела полярная пластина/прокладка. Прокладка AGM представляет собой негомогенный материал. структура, и поэтому кислород накапливается в тех частях поверхности AGM, где плотность волокон низкая (рыхлая структура) или в некоторых вакансиях между полярной пластиной и прокладкой (трубчатый электрод/AGM).

Приложение давления к полярному кластеру может привести к более тесному контакту поверхности стекловолокна с поверхностью полюсной пластины и способствовать проникновению кислорода в прокладку. Возможны два механизма реакции:

1. Когда давление в группе полюсов низкое, объем газа, который скапливается на границе между полюсной пластиной и прокладкой AGM, увеличивается. Поток газа под действием силы тяжести поднимется вертикально. Плотность электролита в два раза превышает плотность газа, что выталкивает газ вверх, в верхнее пространство полярного скопления. Таким образом кислород покинет полюсную группу. Вертикальная скорость потока газа зависит от тока через батарею, температуры электролита и состояния использования батареи (например, новая батарея или батарея длительного использования).
2. Когда давление в полюсной группе высокое, перегородка плотно прижимается к полюсным пластинам и в перегородку попадают пузырьки газа. Пузырьки газа движутся горизонтально и пытаются расширить газовые каналы в сепараторе. Плотность структуры стекловолоконного материала неоднородна, и пузырьки попадают в части волокон с более низкой плотностью. Пузырьки газа движутся не только хаотично, но и параллельно поверхности прокладки и в направлении, перпендикулярном поверхности прокладки. Однако поток газа движется в основном через переборку AGM к отрицательной пластине, где давление газа самое низкое, и градиент давления толкает кислород в этом направлении. Под давлением газ заменяет электролит в микропорах прокладки, в результате чего образуются газовые каналы. Когда образуются непрерывные газовые каналы, движение кислорода между положительными и отрицательными пластинами ускоряется.

При производстве сепараторов AGM для аккумуляторов VRLA толщина сепаратора измеряется при стандартном давлении 10 кПа. Для увеличения контакта пластин с проставкой полюсную группу (активное тело) сжимают, что уменьшает толщину проставки примерно на 25%. Группа полюсов стационарной батареи высокого типа перед установкой в аккумуляторный отсек была затянута пластиковым бинтом, что позволило сохранить давление группы полюсов.

Таким образом, сепараторы AGM имеют больше функций, которые имеют решающее значение для батарей AGM, не меньше, чем положительные и отрицательные пластины. Помимо обеспечения переноса кислорода, более важно поддерживать определенный уровень давления в группе полюсов, чтобы обеспечить электропроводность прокладки.