淺談在航標中怎樣延長蓄電池的使用壽命

楊仁喜

摘 ? 要：在現代航標燈體系中，閥控鉛酸蓄電池是主要的能源設備，應該說蓄電池的使用壽命直接影響航標燈設備系統是否正常運轉。保證航標設備的正常工作，提高設備的穩定性，降低一線航標作業人員的勞動強度，提高工作效率，減少航標維護成本，延長航標巡檢周期等等都離不開蓄電池的正確使用。了解蓄電池工作原理對于正確使用和維護，延長其使用壽命起著重要作用。本文結合實際工作經驗介紹蓄電池在航標中的正確使用和維護。

關鍵詞：蓄電池 ?航標 使用 維護

中圖分類號：TM912 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0182-02

在現代航標燈體系中，閥控鉛酸蓄電池是主要的能源設備，應該說蓄電池的使用壽命直接影響航標燈設備系統是否正常運轉。保證航標設備的正常工作，提高設備的穩定性，降低一線航標作業人員的勞動強度，提高工作效率，減少航標維護成本，延長航標巡檢周期等等都離不開蓄電池的正確使用，因此保養好維護好蓄電池是航標工作的重要內容。

1 ?蓄電池的構成及基本工作原理

閥控鉛酸蓄電池主要部件由正極板、負極板、隔板、電池槽蓋、硫酸電解質等構成。正負極板是電化學反應的場所，電池容量的主要制約者;隔板儲存電解液，是氣體通道，防止活性物質脫落及正負極之間短路;電解液大多采用硫酸，是電化學反應產生的必要物質。現代蓄電池在結構和材料上作了重要改進，正極板采用鉛鈣合金式或鉛鎘合金、低銻合金，負極板采用鉛鈣;隔板采用超細玻纖隔板，并使用緊裝配和貧液設計工藝技術，整個電池反應密封在塑料電池殼內，出氣孔加上單向安全閥，在電池充電時正極板析出的氧通過隔板通道傳遞到負極板表面還原為水，即正極板產生的氧氣又復合成水，重新回到系統中，實現電池內部氧的循環復合，而負極板也因生成硫酸鉛而使極化電位降低達到不析氫，同時電池在充電過程中負極板產生的硫酸鉛被重新還原成海綿狀的鉛，因此可以實現密封，無需添加水。電池工作原理主要分為二個過程，即充電和放電。充電時正極發生氧化反應，負極發生還原反應，從而實現電能到化學能的轉換，放電時二極發生的反應剛好相反，即實現化學能轉變成電能釋放能量，在能量的轉換過程中發生如下化學反應：PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O

2 ?影響蓄電池使用壽命的內外因素

2.1 外部因素

溫度：蓄電池使用的最佳環境是20℃～25℃，在此溫度下蓄電池的使用能達到最佳效益，當環境溫度偏離標準溫度，特別是升高，將使蓄電池內部水分散失，加大電解液濃度，使合金腐蝕過度，長期處于這一環境中的電池板柵因之穿孔損壞，易使活性物質附著減弱而脫落。

濕度：當蓄電池長期處于潮濕的環境下，將使蓄電池正負樁頭之間發生微短路放電。筆者通過海上浮筒用的蓄電池和陸上燈樁上使用的蓄電池比較，發現陸上燈樁蓄電池要比海上浮筒的蓄電池使用壽命長，主要原因就是海上比陸上濕度大，當帶咸潮氣水進入電池箱后積聚在電池表面不能及時排出，形成一層薄薄的水霧層，因海水是電導體，使電池樁頭正負極有微電流產生形成短路放電。

過度放電：蓄電池的放電特性如圖1所示，由放電曲線可以看出，蓄電池放電過程也3個階段，開始（OE）階段，電壓下降較快，中期（EG）電壓緩慢下降，延續時間較長，G點放電電壓急劇下降。電壓隨放電過程不斷下降的原因有3個：（1）隨著蓄電池的放電，酸濃度降低，引起電動勢降低;（2）活性物質的不斷消耗，反應面積減少，使極化不斷增加;（3）由于硫酸鉛不斷生成，使電池內阻不斷增加。圖上G點電壓標志著蓄電池已接近放電終了，應立刻停止放電，否則就是過度放電，將給蓄電池帶來不可逆轉的損壞。在航標實際中，有時連續20多天都陰雨綿綿沒有陽光，使蓄電池長期處于放電中。

浮充電：蓄電池浮充電就是只充電不放電，使正極的析氧量增加，電池內部壓力升高，在形成氣泡的過程中氣壓強力沖擊硫酸鉛，使活性物質與板柵結合力變壞甚至脫落，這樣不僅影響正負極活性物質的使用壽命。也使電池容量下降，而且使氣閥開啟次數增加，電池內部水分喪失，導致電池干化而不能使用。

2.2 內部因素

制造材料的缺陷：現在蓄電池生產廠家為了追求企業的短期效益和利潤，往往選擇使用劣質材料。如極板的材料不是選用純凈的，而選用含雜質多的回收材料，電解質硫酸選擇不純凈的濃度不標準的，制作外殼的塑料沒有強度等等，導致蓄電池制作達不到標準要求，在實際航標使用過程中就發現，同一型號容量的蓄電池，不同生產廠家的產品，使用的時間周期就不同。

極板的腐朽和氧化：主要是正極板的鉛或鉛鈣合金大量被氧化成二氧化鉛，導致正極板柵變形或伸長斷裂，從而使蓄電池不能進行正常的電化學反應而被破壞。

3 ?在航標中怎樣正確使用蓄電池

在了解了蓄電池的基本原理和影響使用壽命的因素后，考慮航標燈工作所處環境中溫度濕度的特殊性，以及充放電的不確定性，本人根據多年在一線航標維護的工作經驗，認為做好以下幾點對于延長蓄電池的使用壽命就顯得非常重要。

（1）蓄電池檢查與編號：在領到新電池后，應檢查每塊電池有無裂縫、漏液、酸霧、膨脹、安全閥是否良好、電極柱有無破損生銅綠、電池蓋電極柱處有無融化或熱損壞現象、樁頭極柱螺栓螺帽是否匹配等等情況，再檢測每塊電池電壓是否在經常范圍之內，如果沒有達到經常范圍應作記號待集中充電。對每塊新電池應貼上標簽進行編號登記，送到現場用的電池建立信息檔案（包括所在標名、領用時間、當前電壓、型號、生產廠家等等）。

（2）充電方式的合理選擇：當從廠家或倉庫領出的新電池容量不足時，要及時對電池進行均衡充電（即把每個要充的電池并聯起來成組，用統一的電壓進行充電），平衡蓄電池的端電壓，恢復蓄電池的容量。對于現場更換下來的電池，如果沒有達到蓄電池的使用年限，而且還有一定電池容量的，應采用浮充方式充電，浮充電壓值通常選用生產廠家推薦的下限值。對于航標上使用的端電壓為12V的電池，正常的浮充電壓在13.5～13.8V之間，不管采用均衡充電還是采用浮充電，都應限制充電時間，一般充電時間不超過24h，并及時檢查電壓恢復的狀況。

（3）設置充放電控制器：現在航標上使用的大都是太陽能光伏發電系統，當日照充足產生電能過剩時，蓄電池將多余的電能貯存起來，當系統發電量不足或負載用電量大時，蓄電池向負載補充電能，并保持電壓穩定，頻繁地過充電或過放電，會使蓄電池大量出氣，造成水分散失和活性物質的脫落，航標燈所處的環境中天氣陰晴、冬夏日照時間長短等因素不確定，設置一套充放電控制系統能有效防止蓄電池的過充電和過放電。

（4）定期巡檢蓄電池現場使用狀況：主要檢查蓄電池的浮充電壓、容量、極柱、外殼等。當現場檢測蓄電池（12V）電壓低于11V時，說明電池容量不足了，應及時更換;在電池組中應測量每個單體電池的電壓是否均衡，如果在一組電池中哪怕有一塊電池電壓過低時都應整體批次更換，不能單個不足就更換單個而其他的繼續使用。外殼有開裂破損情況的蓄電池也不能繼續使用，應更換。

（5）電池箱配置：在我轄區航標中，海上浮筒的電池箱大多采用玻璃鋼外箱加不銹鋼內箱固定蓄電池，而燈樁如有電池箱安置在室外的大多采用磚混結構，電池箱箱體體積都不大，造成箱內通風不暢，特別是海上浮筒箱內容易積聚水汽，產生微電流放電，而電池產生的熱量又不能及時排出，特別在夏天使電池長時間處在高溫的環境下，電池很快損壞，因此應配置適當高大寬敞電池箱，達到通風除濕、散熱要求。

4 ?結語

閥控鉛酸蓄電池因其壽命長、重量輕、污染小、大電流放電性能優良、維護簡單、運輸方便等優點在航標上廣泛應用。隨著新能源燈器在航標上不斷推廣，對蓄電池的容量壽命環境性能等提出了新的要求，正確使用和維護好蓄電池，提高蓄電池的使用壽命對于航標工作非常重要。

參考文獻

[1] 劉廣林.鉛酸蓄電池技術手冊[M].北京：宇航出版社，1991.

[2] （美）戴維.林登（David Linden），（美）托馬斯B.雷迪（Thomas B.Reddy）.電池材料與應用系列[M].汪繼強，等譯.北京：化學工業出版社，2007.