Эксплуатационные характеристики аккумуляторов VRLA во многом определяются капиллярными характеристиками сепаратора AGM, то есть способностью удерживать микропоры в направлении толщины сепаратора заполненными электролитом и предотвращать высыхание электролита и возникновение его расслоения. На эти свойства влияет структура микропор, особенно распределение микропор сепаратора AGM. Подробно изучена структура раздела AGM. Он выполнил аспирационные измерения на перегородках AGM, изготовленных из тонкого и грубого стекловолокна. После того как перегородку разрезали на длинные полоски, ее поместили вертикально в раствор H2SO4 с относительной плотностью 1,28. Нижнюю часть перегородки погружали в раствор и измеряли время достижения электролитным стержнем разной высоты. Приведены скорости аспирации сердцевины (высота/время аспирации сердцевины) перегородок AGM, содержащих 0%, 10%, 50% или 100% тонких волокон.

Из рисунка видно, что между ними существует очевидная линейная зависимость. Используя уравнение и дальнейший теоретический анализ, уравнение Лапласа получается следующим образом:

Где p — капиллярное давление, r — апертура, γ — внутреннее поверхностное натяжение, а θ — угол контакта. Изменяя соотношение тонких и грубых волокон, можно получить перегородки AGM с определенной структурой микропор.

На рисунке показано распределение пор по размерам по радиусу для образца сепаратора AGM, полученного с использованием процесса экструзии под низким давлением.

Как видно из рисунка, около 90% микропор имеют диаметр 10-24 мкм. В основном это микропоры Z-плоскости. Около 5% макропор имеют диаметр от 30 до 100 мкм. В аккумуляторе VRLA система отверстий диафрагмы AGM находится в тесном контакте с системой отверстий двух типов пластин. На рисунке показано распределение размеров микропор активных веществ на положительных и отрицательных пластинах. В новых, полностью сформированных пластинах 80% диаметра микропор активного материала составляет менее 1 мкм. Это значение значительно ниже средней апертуры сепаратора AGM. Когда полярная группа находится под давлением, сепаратор AGM прижимается к пластине, обеспечивая тем самым плотный контакт между двумя поверхностями. После вакуумирования отдельных ячеек впрыскиваемый электролит сначала поглощается микропорами пластины, а затем микропорами диафрагмы. Сепаратор AGM по техническим требованиям должен обеспечивать заполнение электролитом 96% микропор.

Когда пластина начинает выделять газы, электролит в микропорах пластины выдавливается и быстро адсорбируется в микропорах сепаратора, так что сепаратор полностью насыщается. При размыкании цепи газ выходит из микроотверстия пластины, а вдыхаемый сепаратором электролит засасывается обратно в микроотверстие пластины. Таким образом, в сепараторе AGM только микропоры большого диаметра остаются пористыми, а микропоры пластины, в свою очередь, заполняются электролитом. Поэтому параметр «насыщение электролитом» в основном используется для перегородок AGM.

Показано, что пористость образца АГМ плотностью 225 г/м2 изменяется при изменении давления (не более 138 кПа). Пористость выражается как соотношение (в процентах) между объемом микропор и общим объемом сепаратора AGM.

Под указанным давлением пористость AGM сильно меняется. Толщина стенок корпуса батареи должна быть большой, чтобы выдерживать такое высокое давление. Следовательно, давление в плоскости xy сепаратора лишь незначительно влияет на пористость.

Почему давление так мало влияет на пористость диафрагмы? Структура диафрагменного стекловолокна состоит из хаотично связанных волокон, но это происходит в основном в плоскости xy AGM, а самое большое отверстие находится в направлении оси Z, перпендикулярном плоскости xy. Влияние сжатия раздела на размер отверстия по оси Z очень слабое. Однако это не относится к размерам отверстий, ориентированным по x и y. Под давлением эти отверстия существенно изменяются. Таким образом, сжатие на 15% приводит к уменьшению диаметра микропор на 50%.

Микропористая структура определяет свойства сепаратора AGM, а поры пластины меньше и легче впитывают электролит. Во время зарядки и разрядки электролит динамически распределяется по всей электродной группе. Компактная группа полюсов позволяет прикрепить сепаратор к пластине, обеспечивая транспортировку ионов и кислорода.