Pemisah AGM dan reaksi transfer antara pelat positif dan negatif

Struktur dan fungsi partisi Partisi

AGM yang digunakan oleh VRLA mempunyai fungsi tambahan sebagai berikut:

Menyerap elektrolit (zat aktif ketiga baterai) agar tidak mengalir. Menyediakan lubang transfer gas yang relatif besar untuk difusi oksigen dan dengan demikian memfasilitasi pengoperasian COC.

Konduktivitas ionik yang tinggi dijamin. Menyediakan saluran transpor arus ion agar dapat ditransmisikan antar kedua jenis pelat tersebut, sehingga reaksi REDOX dapat berlangsung dengan cepat.

Batasi perluasan volume PAM, pertahankan tekanan gugus polar, dan minimalkan efek denyut bahan aktif positif selama siklus.

Gambar pemindaian mikroskop elektron (SEM) dari sampel pemisah RUPS disajikan. Seperti dapat dilihat dari gambar, pemisah AGM terdiri dari serat kaca borosilikat bergradasi kimia, dengan panjang 1 hingga 2 mm dan ketebalan bervariasi (diameter 0,1 hingga 10μm). Rasio serat yang berbeda menentukan keseimbangan antara fungsi pemisah yang berbeda dan harga pemisah. Serat ini bersifat hidrofilik dan menyerap elektrolit. Serat yang lebih halus pada pemisah (yaitu serat yang berdiameter lebih kecil) memiliki luas permukaan lebih besar dan membentuk pori mikro dengan diameter dalam lebih kecil, namun harganya lebih mahal. Partisi AGM juga mengandung 15-18% PP, PE dan serat polimer lainnya, yang meningkatkan kekuatan mekanik partisi, dan mendorong pembentukan saluran gas (karena bahan ini sebagian bersifat hidrofobik), namun juga menurunkan harga partisi. Proses produksi pemisah AGM mirip dengan proses pembuatan kertas, menjadikannya struktur anisotropik. Ciri strukturalnya adalah ukuran pori bidang xy partisi adalah 2-4 μm, sedangkan ukuran pori-pori yang tegak lurus bidang xy adalah 10-30 μm [27]. Fungsi lubang bidang Xy adalah untuk mendistribusikan elektrolit searah dengan ketebalan separator dan menjaga laju penyerapan inti ketika separator terisi sebagian dengan elektrolit. Lubang besar membentuk saluran gas terbuka.

Transmisi gas melalui separator AGM

Setelah oksigen mengendap dari pelat positif, dipindahkan ke pelat negatif, kemudian terjadi reaksi reduksi pada pelat negatif. Seluruh proses transmisi oksigen melewati tahapan berikut.

Pertama, oksigen membentuk gelembung kecil di mikropori PAM yang berisi elektrolit. Gelembung-gelembung kecil ini kemudian secara bertahap menyatu menjadi gelembung-gelembung terpisah, yang secara bertahap menggantikan elektrolit dalam mikropori pelat menuju pemisah. Sebagian kecil oksigen dalam gelembung yang mencapai permukaan pelat dilarutkan dalam elektrolit, sedangkan sebagian besar gas oksigen tetap dalam bentuk gelembung pada antarmuka pelat/pemisah. Separator AGM memiliki struktur yang tidak seragam, sehingga oksigen terakumulasi di area dengan kepadatan serat rendah pada permukaan AGM (struktur longgar) atau di beberapa area kosong antara pelat dan separator (elektroda tubular /AGM).

Memberikan tekanan pada gugus polar dapat membuat kontak antara permukaan serat kaca dan permukaan pelat menjadi lebih dekat, sehingga mendorong penetrasi oksigen pada pemisah. Ada dua kemungkinan mekanisme reaksi:

1. Ketika tekanan gugus polar rendah, volume gas yang terakumulasi pada antarmuka pelat/pemisah AGM meningkat. Di bawah pengaruh gravitasi, aliran udara akan naik secara vertikal. Elektrolit dua kali lebih padat dari gas, mendorong gas ke atas menuju ruang atas gugus polar. Dengan cara ini, oksigen akan meninggalkan gugus polar. Laju aliran gas vertikal bergantung pada arus yang melewati baterai, suhu elektrolit, dan kondisi baterai (seperti baterai baru atau baterai bekas).

2. Ketika tekanan gugus polar tinggi, penyekat menekan pelat dengan kuat, dan gelembung masuk ke dalam penyekat. Gelembung-gelembung tersebut bergerak secara horizontal, berusaha memperbesar saluran gas di sekat. Kepadatan struktur bahan serat kaca tidak merata, dan gelembung masuk ke bagian dengan kepadatan serat rendah. Gelembung-gelembung tersebut bergerak tidak hanya secara acak, tetapi juga sejajar dan dalam arah tegak lurus terhadap permukaan pemisah. Namun, aliran udara terutama bergerak melalui pemisah AGM menuju pelat negatif dengan tekanan gas paling kecil, dan gradien tekanan mendorong oksigen ke arah ini. Di bawah pengaruh tekanan, gas menggantikan elektrolit di mikropori diafragma, dan dengan demikian membentuk saluran gas. Ketika saluran gas kontinu terbentuk, pergerakan oksigen antara pelat positif dan pelat negatif dipercepat.

Selama produksi partisi AGM untuk baterai VRLA, ketebalan partisi diukur pada tekanan standar 10kPa. Untuk meningkatkan kontak antara pelat dan pemisah, gugus polar (bahan aktif) dikompresi, sehingga mengurangi ketebalan pemisah sekitar 25%. Kelompok kutub baterai stasioner tinggi diamankan dengan perban plastik sebelum dimasukkan ke dalam tangki baterai untuk menjaga tekanan kelompok kutub.

Singkatnya, pemisah AGM memiliki lebih banyak fungsi yang penting untuk baterai AGM, tidak kurang dari pelat positif dan pelat negatif. Kelompok polar mempertahankan tekanan tertentu, selain mencapai transmisi oksigen, yang lebih penting adalah memastikan konduktivitas pemisah. Lebih lanjut tentang ini di tweet berikutnya.