AGM隔板AGM电池的第三极

加粗字体——划重点；绿色背景字体——解读

14.2.4AGM隔板以及正、负极板之间的传输反应

14.2.4.1AGM隔板的结构和功能

对于富液电池，微孔隔板的基本作用是隔离相反极性的极板，避免它们之间发生电接触，并同时保证高的离子导电性，允许离子在极板间自由移动。

VRLAB使用的AGM隔板具有以下其它功能：

·吸收电解液（电池的第三种活性物质），使其不流动。为氧气扩散提供相对大的气体传输孔，并因此促进COC的运行。

·保证高的离子导电性。为离子流提供传输通道，使其能够在两类极板之间传输，使氧化还原反应快速进行。

·限制PAM体积膨胀，保持极群压力，将正极活性物质在循环期间的脉动影响降低到最小[26]。

图14.5展示了AGM隔板样品的扫描电子显微图像（SEM）。从图中可以看出，AGM隔板由化学级别的硼硅酸玻璃纤维组成，这些纤维长度为1~2mm，粗细各不相同（直径为0.1~10μm）。不同纤维的比例决定了隔板不同功能之间的平衡和隔板价格。这些纤维是亲水性的，吸收电解液。隔板中较细纤维（即直径更小的纤维）的表面积更大，形成的微孔内径较小，但是价格更高。AGM隔板也含有15~18%的PP、PE等高分子纤维，它们提高了隔板的机械强度，并促进气体通道的形成（因为这些材料具有部分疏水性），也降低了隔板价格。AGM隔板的生产工艺与造纸工艺类似，使它成为一种各向异性的结构。其结构特征是隔板x-y平面的孔径为2~4μm，而垂直于x-y平面的微孔尺寸为10~30μm[27]。X-y平面小孔的作用是使电解液在隔板厚度方向分布，并且当隔板部分充满电解液时，保持其芯吸速率。大孔则形成开放的气体通道。

14.2.4.2气体通过AGM隔板的传输

氧气从正极板析出之后，传输至负极板，然后在负极板发生还原反应。整个氧气传输过程经过了以下几个阶段。

首先，氧气在充满电解液的PAM微孔中形成微小的气泡。然后，这些微小气泡逐渐合并成离散的气泡，这些气泡逐渐取代了朝向隔板的极板微孔中的电解液。到达极板表面气泡中的一小部分氧气溶解在电解液中，而大部分气态氧气仍以气泡形式处于极板/隔板的界面处。AGM隔板是一个非均匀结构，因此氧气在AGM表面纤维密度较低（松散结构）的部位或极板和隔板（管式电极/AGM）之间的一些空缺部位聚积。

对极群施加压力，可以使玻纤表面与极板表面的接触更加紧密，促进氧气渗透隔板。其可能的反应机理有两种：

1.极群压力低时，极板/AGM隔板界面聚积的气体体积增加。在重力作用下，气流将垂直上升。电解液密度比气体密度高两倍，推动气体向上进入极群上部空间。这样，氧气会离开极群。气体垂直流速取决于通过电池的电流、电解液温度和电池使用状态（如新电池或长期使用的电池）。

2.极群压力高时，隔板紧紧压住极板，气泡进入隔板中。气泡水平移动，尝试增加隔板中的气体通道。玻纤材料结构的密度不均，气泡进入纤维密度较低的部位。气泡不仅随机移动，也沿着隔板表面平行移动，并且沿着垂直于隔板表面的方向移动。然而，气流主要是穿过AGM隔板移向气体压力最小的负极板，压力梯度推动氧气沿着这个方向移动。在压力作用下，气体取代了隔板微孔中的电解液，并因此形成了气体通道。当形成连续的气体通道之后，正极板和负极板之间的氧气移动得以加速。

在VRLA电池所用AGM隔板生产过程中，在10kPa的标准压力下测量隔板厚度。为了提高极板与隔板的接触，极群（活性体）受到压缩，使隔板厚度大约减少25%。高型固定电池的极群在装入电池槽之前，使用塑料绷带扎紧，从而保持极群压力。

综上，AGM隔板被赋予更多功能，这些功能对于AGM电池至关重要，不亚于正极板和负极板。极群保持一定压力，除了实现氧气传输，更为重要的是保证隔板导电性。后续推文对此进一步介绍。