吸水玻璃垫AGM电池——吸收什么？ 如何？ 为什么吸水？ AGM 分离器的更多细节

吸收性玻璃垫 (AGM) 是阀控 (VR) 电池中使用的玻璃纤维隔板类型的名称。 AGM 必须吸收大量电解质（高达其表观体积的六倍）并保留它以促进细胞反应。 其高孔隙率使其成为可能。 通过吸收和保留电解液，使电池不会溢出。

用于制造 AGM 隔板的微玻璃纤维的基本制造过程如图所示。 玻璃原料在大约 1000ºC 的熔炉中熔化。 然后从套管中拉出熔融玻璃，形成直径为几百微米的初级粗玻璃纤维。 然后通过燃烧气体将它们转化为细纤维（0.1 至 10 微米），这些纤维从下方通过真空收集到移动的传送带上。 制造用于阀控铅酸电池的吸收性玻璃垫 AGM 的传统方法是将两种或多种类型的纤维在酸性水溶液中混合在一起。

这个过程将纤维的长度减少到大约 1 到 2 毫米，并导致一些纤维化。 这种混合物沉积在移动的无端金属丝或旋转成型机（无端金属丝的另一种形式）上。 随着水的抽走，纸张获得一致性；然后在加热的滚筒上加压和干燥。

湿法铺设过程导致 AGM 片材纤维取向，从而产生各向异性网络。 z 方向（即垂直于板材平面的方向）测量的孔和通道比 x 和 y 平面（2 到 4微米）。 大约 5% 的非常大的孔在 30 到 100 μm 之间（可能是由于样品制备过程中的边缘效应，并不能真正代表典型结构）。 这种制造方法被称为火焰衰减工艺。

AGM生产的第一步是玻璃纤维在大量酸化水中的分散和搅拌。然后将纤维和水的混合物沉积在施加真空并去除大部分水的表面上。然后通过加热辊对形成的垫子进行轻微压制和干燥。在干燥段结束时，垫子的含水量低于 1 wt.%。用于成型和脱水 AGM 片材的旋转成型设备如下所示。

d. 传统的分离器具有小而曲折的孔结构，方向变化很小或没有。 但微玻璃纤维材料湿法铺设制成的AGM孔隙率高，孔隙相对较大，方向差异较大。 这些特性影响气体和液体在元件中的分布和运动。 [Ken Peters, J. Power Sources 42 (1993) 155-164]

AGM隔板的重要特性是：
一世。 真实 (BET) 表面积 (m2/g)
ii. 孔隙率 (%)
三、 平均孔径 (μm)
四、 受压厚度 (mm)
v. 基重或 Grammage (g/m2)（AGM 片材每平方米的重量）
六. 芯吸高度（mm）（AGM片浸入酸液时酸柱达到的高度）
七. 抗拉强度

AGM 隔板的典型特性如下表所示：

参考W. B Ӧhnstedt , J Power Sources 78 (1999) 35–40

AGM 电池隔膜规格

参考：Ken Peters, J. Power Sources 42 (1993) 155-164

AGM 电池隔膜芯吸高度

首选的 AGM 隔板特性

笔记：
1.随着纤维直径的增加，孔径也随之增加。
2.随着纤维直径的增加，抗拉强度降低。
3.随着纤维直径的增加，成本降低。
4. 粗纤维层会芯吸到有限的高度，但速度非常快

5. 更细的纤维会将酸带到更高的高度，尽管速度很慢
通过在多层 AGM 分离器中包含一个更致密的层（具有由更细的玻璃纤维产生的小孔），可以创建更精细的整体孔结构。 因此，最大孔隙减少了一半，平均孔隙也几乎减少了一半。 对最小孔隙的影响是减少了四分之一。 在多层 AGM 的所有芯吸特性中检测到细玻璃纤维和粗玻璃纤维之间存在的协同作用 [AL Ferreira, J Power Sources 78 (1999) 41-45]。

粗纤维层将芯吸到有限的高度，但速度非常快，而较细的一面会将酸带到更高的高度，尽管速度很慢。 因此，结合了两种纤维的各自优点。 凭借更好的芯吸性能，阀控式密封铅酸蓄电池初始填充的关键过程得到改进，并减少了填充高极板且极板间距狭窄的特殊问题。 发现经过长时间的芯吸试验后的最大高度与孔径成反比。 即，孔越小，芯吸高度越大。

毛细管力决定了电解液的流动。 正极板和负极板的活性材料中的孔径分布在尺寸平面之间只有极小的差异。 在新形成的板中，大约 80% 的孔隙由小于 1 μm 的孔组成，而 z 平面中直径为 10 至 24 μm 的孔和其他两个平面中的孔为 2 μm。 因此，酸首先填充板（小孔）（即优先填充板）。 然后将 AGM 填充到计算出的空隙体积，使 AGM 达到部分饱和水平，以便在充电期间“推出”电解液可以为氧气传输提供气体通道。