浅谈在航标中怎样延长蓄电池的使用寿命

杨仁喜

摘   要：在现代航标灯体系中，阀控铅酸蓄电池是主要的能源设备，应该说蓄电池的使用寿命直接影响航标灯设备系统是否正常运转。保证航标设备的正常工作，提高设备的稳定性，降低一线航标作业人员的劳动强度，提高工作效率，减少航标维护成本，延长航标巡检周期等等都离不开蓄电池的正确使用。了解蓄电池工作原理对于正确使用和维护，延长其使用寿命起着重要作用。本文结合实际工作经验介绍蓄电池在航标中的正确使用和维护。

关键词：蓄电池  航标 使用 维护

中图分类号：TM912                                文献标识码：A                        文章編号：1674-098X（2019）02（a）-0182-02

在现代航标灯体系中，阀控铅酸蓄电池是主要的能源设备，应该说蓄电池的使用寿命直接影响航标灯设备系统是否正常运转。保证航标设备的正常工作，提高设备的稳定性，降低一线航标作业人员的劳动强度，提高工作效率，减少航标维护成本，延长航标巡检周期等等都离不开蓄电池的正确使用，因此保养好维护好蓄电池是航标工作的重要内容。

1  蓄电池的构成及基本工作原理

阀控铅酸蓄电池主要部件由正极板、负极板、隔板、电池槽盖、硫酸电解质等构成。正负极板是电化学反应的场所，电池容量的主要制约者;隔板储存电解液，是气体通道，防止活性物质脱落及正负极之间短路;电解液大多采用硫酸，是电化学反应产生的必要物质。现代蓄电池在结构和材料上作了重要改进，正极板采用铅钙合金式或铅镉合金、低锑合金，负极板采用铅钙;隔板采用超细玻纤隔板，并使用紧装配和贫液设计工艺技术，整个电池反应密封在塑料电池壳内，出气孔加上单向安全阀，在电池充电时正极板析出的氧通过隔板通道传递到负极板表面还原为水，即正极板产生的氧气又复合成水，重新回到系统中，实现电池内部氧的循环复合，而负极板也因生成硫酸铅而使极化电位降低达到不析氢，同时电池在充电过程中负极板产生的硫酸铅被重新还原成海绵状的铅，因此可以实现密封，无需添加水。电池工作原理主要分为二个过程，即充电和放电。充电时正极发生氧化反应，负极发生还原反应，从而实现电能到化学能的转换，放电时二极发生的反应刚好相反，即实现化学能转变成电能释放能量，在能量的转换过程中发生如下化学反应：PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O

2  影响蓄电池使用寿命的内外因素

2.1 外部因素

温度：蓄电池使用的最佳环境是20℃～25℃，在此温度下蓄电池的使用能达到最佳效益，当环境温度偏离标准温度，特别是升高，将使蓄电池内部水分散失，加大电解液浓度，使合金腐蚀过度，长期处于这一环境中的电池板栅因之穿孔损坏，易使活性物质附着减弱而脱落。

湿度：当蓄电池长期处于潮湿的环境下，将使蓄电池正负桩头之间发生微短路放电。笔者通过海上浮筒用的蓄电池和陆上灯桩上使用的蓄电池比较，发现陆上灯桩蓄电池要比海上浮筒的蓄电池使用寿命长，主要原因就是海上比陆上湿度大，当带咸潮气水进入电池箱后积聚在电池表面不能及时排出，形成一层薄薄的水雾层，因海水是电导体，使电池桩头正负极有微电流产生形成短路放电。

过度放电：蓄电池的放电特性如图1所示，由放电曲线可以看出，蓄电池放电过程也3个阶段，开始（OE）阶段，电压下降较快，中期（EG）电压缓慢下降，延续时间较长，G点放电电压急剧下降。电压随放电过程不断下降的原因有3个：（1）随着蓄电池的放电，酸浓度降低，引起电动势降低;（2）活性物质的不断消耗，反应面积减少，使极化不断增加;（3）由于硫酸铅不断生成，使电池内阻不断增加。图上G点电压标志着蓄电池已接近放电终了，应立刻停止放电，否则就是过度放电，将给蓄电池带来不可逆转的损坏。在航标实际中，有时连续20多天都阴雨绵绵没有阳光，使蓄电池长期处于放电中。

浮充电：蓄电池浮充电就是只充电不放电，使正极的析氧量增加，电池内部压力升高，在形成气泡的过程中气压强力冲击硫酸铅，使活性物质与板栅结合力变坏甚至脱落，这样不仅影响正负极活性物质的使用寿命。也使电池容量下降，而且使气阀开启次数增加，电池内部水分丧失，导致电池干化而不能使用。

2.2 内部因素

制造材料的缺陷：现在蓄电池生产厂家为了追求企业的短期效益和利润，往往选择使用劣质材料。如极板的材料不是选用纯净的，而选用含杂质多的回收材料，电解质硫酸选择不纯净的浓度不标准的，制作外壳的塑料没有强度等等，导致蓄电池制作达不到标准要求，在实际航标使用过程中就发现，同一型号容量的蓄电池，不同生产厂家的产品，使用的时间周期就不同。

极板的腐朽和氧化：主要是正极板的铅或铅钙合金大量被氧化成二氧化铅，导致正极板栅变形或伸长断裂，从而使蓄电池不能进行正常的电化学反应而被破坏。

3  在航标中怎样正确使用蓄电池

在了解了蓄电池的基本原理和影响使用寿命的因素后，考虑航标灯工作所处环境中温度湿度的特殊性，以及充放电的不确定性，本人根据多年在一线航标维护的工作经验，认为做好以下几点对于延长蓄电池的使用寿命就显得非常重要。

（1）蓄电池检查与编号：在领到新电池后，应检查每块电池有无裂缝、漏液、酸雾、膨胀、安全阀是否良好、电极柱有无破损生铜绿、电池盖电极柱处有无融化或热损坏现象、桩头极柱螺栓螺帽是否匹配等等情况，再检测每块电池电压是否在经常范围之内，如果没有达到经常范围应作记号待集中充电。对每块新电池应贴上标签进行编号登记，送到现场用的电池建立信息档案（包括所在标名、领用时间、当前电压、型号、生产厂家等等）。

（2）充电方式的合理选择：当从厂家或仓库领出的新电池容量不足时，要及时对电池进行均衡充电（即把每个要充的电池并联起来成组，用统一的电压进行充电），平衡蓄电池的端电压，恢复蓄电池的容量。对于现场更换下来的电池，如果没有达到蓄电池的使用年限，而且还有一定电池容量的，应采用浮充方式充电，浮充电压值通常选用生产厂家推荐的下限值。对于航标上使用的端电压为12V的电池，正常的浮充电压在13.5～13.8V之间，不管采用均衡充电还是采用浮充电，都应限制充电时间，一般充电时间不超过24h，并及时检查电压恢复的状况。

（3）设置充放电控制器：现在航标上使用的大都是太阳能光伏发电系统，当日照充足产生电能过剩时，蓄电池将多余的电能贮存起来，当系统发电量不足或负载用电量大时，蓄电池向负载补充电能，并保持电压稳定，频繁地过充电或过放电，会使蓄电池大量出气，造成水分散失和活性物質的脱落，航标灯所处的环境中天气阴晴、冬夏日照时间长短等因素不确定，设置一套充放电控制系统能有效防止蓄电池的过充电和过放电。

（4）定期巡检蓄电池现场使用状况：主要检查蓄电池的浮充电压、容量、极柱、外壳等。当现场检测蓄电池（12V）电压低于11V时，说明电池容量不足了，应及时更换;在电池组中应测量每个单体电池的电压是否均衡，如果在一组电池中哪怕有一块电池电压过低时都应整体批次更换，不能单个不足就更换单个而其他的继续使用。外壳有开裂破损情况的蓄电池也不能继续使用，应更换。

（5）电池箱配置：在我辖区航标中，海上浮筒的电池箱大多采用玻璃钢外箱加不锈钢内箱固定蓄电池，而灯桩如有电池箱安置在室外的大多采用砖混结构，电池箱箱体体积都不大，造成箱内通风不畅，特别是海上浮筒箱内容易积聚水汽，产生微电流放电，而电池产生的热量又不能及时排出，特别在夏天使电池长时间处在高温的环境下，电池很快损坏，因此应配置适当高大宽敞电池箱，达到通风除湿、散热要求。

4  结语

阀控铅酸蓄电池因其寿命长、重量轻、污染小、大电流放电性能优良、维护简单、运输方便等优点在航标上广泛应用。随着新能源灯器在航标上不断推广，对蓄电池的容量寿命环境性能等提出了新的要求，正确使用和维护好蓄电池，提高蓄电池的使用寿命对于航标工作非常重要。

参考文献

[1] 刘广林.铅酸蓄电池技术手册[M].北京：宇航出版社，1991.

[2] （美）戴维.林登（David Linden），（美）托马斯B.雷迪（Thomas B.Reddy）.电池材料与应用系列[M].汪继强，等译.北京：化学工业出版社，2007.