Phân tách AGM và phản ứng chuyển giữa bản dương và bản âm
Cấu trúc và chức năng của các vách ngăn
Các vách ngăn AGM được
VRLA sử dụng có thêm chức năng sau:
Hấp thụ chất điện phân (hoạt chất thứ ba của pin) để không chảy. Cung cấp lỗ truyền khí tương đối lớn để khuếch tán oxy và do đó tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của COC.
Độ dẫn ion cao được đảm bảo. Cung cấp kênh vận chuyển cho dòng ion để có thể truyền giữa hai loại tấm để phản ứng REDOX được thực hiện nhanh chóng.
Hạn chế sự giãn nở thể tích của PAM, duy trì áp suất nhóm cực và giảm thiểu hiệu ứng xung của vật liệu hoạt động dương trong chu kỳ.
Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) của các mẫu phân tách AGM được trình bày. Như có thể thấy trong hình, thiết bị phân tách AGM bao gồm các sợi thủy tinh borosilicate được phân loại hóa học, có chiều dài từ 1 đến 2 mm và độ dày khác nhau (đường kính 0,1 đến 10μm). Tỷ lệ các loại sợi khác nhau quyết định sự cân bằng giữa các chức năng khác nhau của dải phân cách và giá của dải phân cách. Những sợi này ưa nước và hấp thụ chất điện phân. Các sợi mịn hơn trong thiết bị phân tách (tức là những sợi có đường kính nhỏ hơn) có diện tích bề mặt lớn hơn và hình thành các vi lỗ có đường kính bên trong nhỏ hơn nhưng đắt hơn. Vách ngăn AGM còn chứa 15-18% PP, PE và các sợi polymer khác, giúp cải thiện độ bền cơ học của vách ngăn và thúc đẩy sự hình thành các kênh khí (vì các vật liệu này kỵ nước một phần), nhưng cũng làm giảm giá thành vách ngăn. Quy trình sản xuất thiết bị phân tách AGM tương tự như quy trình sản xuất giấy, khiến nó có cấu trúc dị hướng. Đặc điểm cấu trúc của nó là kích thước lỗ rỗng của mặt phẳng xy của phân vùng là 2-4 μm, trong khi kích thước lỗ chân lông vuông góc với mặt phẳng xy là 10-30 μm[27]. Chức năng của các lỗ mặt phẳng Xy là phân phối chất điện phân theo chiều dày của lớp phân cách và duy trì tốc độ hấp thụ lõi của nó khi lớp phân cách được đổ đầy một phần chất điện phân. Các lỗ lớn tạo thành các kênh khí mở.
Truyền khí qua thiết bị phân tách AGM
Sau khi oxy kết tủa từ tấm dương, nó được chuyển sang tấm âm, sau đó phản ứng khử xảy ra trên tấm âm. Toàn bộ quá trình truyền oxy trải qua các giai đoạn sau.
Đầu tiên, oxy tạo thành các bong bóng nhỏ trong vi lỗ PAM chứa đầy chất điện phân. Những bong bóng nhỏ này sau đó dần dần kết lại thành những bong bóng rời rạc, thay thế dần chất điện phân trong các vi lỗ tấm về phía thiết bị phân tách. Một phần nhỏ oxy trong bong bóng chạm tới bề mặt của tấm được hòa tan trong chất điện phân, trong khi phần lớn oxy ở dạng khí vẫn ở dạng bong bóng ở bề mặt tấm/tách. Thiết bị phân tách AGM có cấu trúc không đồng nhất nên oxy tích tụ ở những khu vực có mật độ sợi thấp trên bề mặt AGM (cấu trúc lỏng lẻo) hoặc ở một số khu vực trống giữa tấm và thiết bị phân tách (điện cực hình ống/AGM).
Tác dụng áp lực lên nhóm cực có thể làm cho sự tiếp xúc giữa bề mặt sợi thủy tinh và bề mặt của tấm gần hơn, thúc đẩy sự xâm nhập của oxy vào thiết bị phân tách. Có hai cơ chế phản ứng có thể xảy ra:
1. Khi áp suất nhóm cực thấp, thể tích khí tích lũy ở bề mặt tiếp xúc giữa tấm/tách AGM tăng lên. Dưới tác dụng của trọng lực, luồng không khí sẽ dâng lên theo phương thẳng đứng. Chất điện phân đậm đặc gấp đôi chất khí, đẩy chất khí lên phía trên của nhóm cực. Bằng cách này, oxy sẽ rời khỏi nhóm cực. Tốc độ dòng khí thẳng đứng phụ thuộc vào dòng điện đi qua pin, nhiệt độ chất điện phân và trạng thái của pin (chẳng hạn như pin mới hoặc pin đã sử dụng lâu).
2. Khi áp suất nhóm cực cao, vách ngăn sẽ ép chặt tấm và bong bóng đi vào vách ngăn. Các bong bóng di chuyển theo chiều ngang, cố gắng tăng kênh khí trong vách ngăn. Mật độ của cấu trúc vật liệu sợi thủy tinh không đồng đều và bong bóng xâm nhập vào các bộ phận có mật độ sợi thấp. Các bong bóng không chỉ di chuyển ngẫu nhiên mà còn song song và theo hướng vuông góc với bề mặt của dải phân cách. Tuy nhiên, luồng không khí chủ yếu di chuyển qua thiết bị phân tách AGM về phía tấm âm có áp suất khí nhỏ nhất và gradient áp suất đẩy oxy theo hướng này. Dưới tác dụng của áp suất, khí sẽ thay thế chất điện phân trong các vi lỗ màng và do đó tạo thành kênh khí. Khi một kênh khí liên tục được hình thành, chuyển động của oxy giữa tấm dương và tấm âm được tăng tốc.
Trong quá trình sản xuất vách ngăn AGM cho pin VRLA, độ dày của vách ngăn được đo ở áp suất tiêu chuẩn 10kPa. Để tăng sự tiếp xúc giữa tấm và thiết bị phân tách, nhóm cực (chất hoạt động) được nén lại, làm giảm độ dày của thiết bị phân tách khoảng 25%. Nhóm cực của ắc quy cố định cao được cố định bằng băng nhựa trước khi nạp vào bình ắc quy để duy trì áp suất của nhóm cực.
Tóm lại, dải phân cách AGM được trang bị nhiều chức năng hơn, rất cần thiết cho pin AGM, không kém gì tấm dương và tấm âm. Nhóm cực duy trì một áp suất nhất định, ngoài việc đạt được khả năng truyền oxy, điều quan trọng hơn là đảm bảo độ dẫn điện của thiết bị phân tách. Thông tin thêm về điều này trong các tweet tiếp theo.
