AGM免維護閥控式鉛酸蓄電池的化學反應原理就是充電時將電能轉化為化學能在電池內儲存起來，放電時將化學能轉化為電能供給外系統。其充電和放電過程是通過化學反應完成的，化學反應式如下：從上面反應式可看出，充電過程中存在水分解反應，當正極充電到70%時，開始析出氧氣，負極充電到90%時開始析出氫氣，由于氫氧氣的析出，如果反應產生的氣體不能重新復合利用,電池就會失水干涸；對于早期的傳統式鉛酸蓄電池，由于氫氧氣的析出及從電池內部逸出，不能進行氣體的再復合，是需經常加酸加水維護的重要原因；而閥控式鉛酸蓄電池能在電池內部對氧氣再復合利用，同時抑制氫氣的析出，克服了傳統式鉛酸蓄電池的主要缺點。
閥控式鉛酸蓄電池采用負極活性物質過量設計，AGM或GEL電解液吸附系統，正極在充電后期產生的氧氣通過AGM或GEL空隙擴散到負極，與負極海綿狀鉛發生反應變成水，使負極處于去極化狀態或充電不足狀態，達不到析氫過電位，所以負極不會由于充電而析出氫氣，電池失水量很小，故使用期間不需加酸加水維護。在閥控式鉛酸蓄電池中，負極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時，一方面極板中的海綿狀鉛與正極產生的O2反應而被氧化成一氧化鉛，另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進行還原反應，由硫酸鉛反應成海綿狀鉛。
在電池內部，若要使氧的復合反應能夠進行，必須使氧氣從正極擴散到負極。氧的移動過程越容易，氧循環就越容易建立。在閥控式蓄電池內部，氧以兩種方式傳輸：一是溶解在電解液中的方式，即通過在液相中的擴散，到達負極表面；二是以氣相的形式擴散到負極表面。傳統富液式電池中，氧的傳輸只能依賴于氧在正極區H2SO4溶液中溶解，然后依靠在液相中擴散到負極。如果氧呈氣相在電極間直接通過開放的通道移動，那么氧的遷移速率就比單靠液相中擴散大得多。
充電末期正極析出氧氣，在正極附近有輕微的過壓，而負極化合了氧，產生一輕微的真空，于是正、負間的壓差將推動氣相氧經過電極間的氣體通道向負極移動。閥控式鉛蓄電池的設計提供了這種通道，從而使閥控式電池在浮充所要求的電壓范圍下工作，而不損失水。對于氧循環反應效率，AGM電池具有良好的密封反應效率，在貧液狀態下氧復合效率可達99%以上；膠體電池氧再復合效率相對小些，在干裂狀態下，可達70-90%；富液式電池幾乎不建立氧再化合反應，其密封反應效率幾乎為零。
