鋰電池在廣州航標處的使用已經(jīng)有6年了，剛開始主要在岸標上得到推廣，浮標上使用一度被否定而放棄，原因是岸標存放環(huán)境和條件比較好，浮標由于受海水侵蝕容易使鋰電池發(fā)生故障，廣州航標處曾經(jīng)在不同海域的浮標上試用鋰電池，都發(fā)生過電池著火、電池進水等等故障，分析原因主要是鋰電池內(nèi)部進水或被海水腐蝕造成鋰電池短路而故障。從2017年開始陽江航標管理站分別在陽江港M1號燈浮、陽江港M2號燈浮上使用鋰電池并進行長期跟蹤試驗，得到鋰電池在浮標上應(yīng)用是可行的。本文主要是針對鋰電池在浮標上使用如何有效保護的進行探討，延長鋰電池在浮標上的使用壽命。
2.廣州航標處應(yīng)用鋰電池情況
廣州航標處應(yīng)該是2013年開始在航標上應(yīng)用鋰電池，應(yīng)用范圍控制在個別航標管理站管轄水域的岸標和浮標上，屬于試驗性質(zhì)，經(jīng)反饋岸標使用比較正常，浮標使用問題比較多，主要原因是浮標經(jīng)常搖擺，鋰電池比較輕，并且鋰電池內(nèi)部不密封，容易進水發(fā)生故障。因此，之后幾年廣州航標處鋰電池主要是岸標上使用比較多，浮標還是延用鉛酸電池比較多。
3.陽江航標管理站應(yīng)用鋰電池的情況
陽江航標管理站也是在2013年使用鋰電池，當時主要用于替換部分岸標的2V500Ah鉛酸電池組，分別在黃茅頭燈樁、下川角咀燈樁、下雞罩山燈樁使用鋰電池，一直至今，這幾座燈樁的鋰電池運行狀態(tài)都非常穩(wěn)定。至2019年，陽江航標管理站已經(jīng)在轄區(qū)所有岸標上推廣使用鋰電池作為能源儲存單元，所有岸標上應(yīng)使用的鋰電池的運行狀態(tài)也是非常穩(wěn)定的。而在浮標上應(yīng)用鋰電池，陽江航標管理站也作了嘗試，曾經(jīng)在陽西電廠16號燈浮上使用，但也出現(xiàn)鋰電池因受潮短路而發(fā)生故障現(xiàn)象。
從幾個航標站應(yīng)用鋰電池的情況可以看出，岸標因鋰電池存放在室內(nèi)使用，不會受風雨、海水等外來因素的影響，所以使用一直非常穩(wěn)定，浮標因受風雨、海水等外來因素的影響，容易發(fā)生故障。
4.鋰電池在浮標上試驗情況
2017年4月18日，陽江航標管理站分別在陽江港M1、M2號燈浮試驗鋰電池。主要做法是在陽江港M1號燈浮使用12V10Ah鋰電池，在陽江港M2號燈浮使用14.6V20Ah鋰電池。M1號燈浮的鋰電池使用鋰離子18650電芯，充電終止電壓12.6V，放電終止電壓8.4V;M2號燈浮的鋰電池使用聚合物鋰電，充電終止電壓為16.8V，放電終止電壓為12.8V。以上兩個鋰電池分別安裝在旭創(chuàng)LED燈器里，旭創(chuàng)LED燈器使用密封圈外圍專利暗室設(shè)計，具特別防水能力，效果可比IP67等級。2座燈浮標都是使用2塊20W太陽能硅板進行充電。從2019年9月1日的數(shù)據(jù)分析，陽江港M1號燈浮工作電流是0.48A，工作電壓是11.388～12.012V，充電時間3小時就能夠充滿;陽江港M2號燈浮工作電流是0.152A，工作電壓是16.146～16.38V，充電時間也大概在3小時內(nèi)充滿。從數(shù)據(jù)分析得，陽江港M1號燈浮在不充電情況下可續(xù)航4天，陽江港M2號燈浮可續(xù)使用8天，經(jīng)過2年多的監(jiān)測，此2座燈器的鋰電池因容量比較小，基本每天都能夠充滿電，所以就算續(xù)航能力比較弱，也保證燈器能源的供給。
至2019年10月25日2座試驗性的燈器一直正常運行，2塊鋰電池都沒有出現(xiàn)過充過放現(xiàn)象，燈器發(fā)光正常。近日因廣州航標處推廣北斗燈器而被替換下來，一共在海上測試了2年半，已經(jīng)比鉛酸電池的壽命長，一般鉛酸電池壽命是一定的，充電次數(shù)通常為300～500次，可使用2年左右，而鋰電池正常循環(huán)充放電次數(shù)大約在500～800次，質(zhì)量好的超過1000次，大概可以使用3～8年，而現(xiàn)時在岸標上使用的鋰電池已經(jīng)超過5年了。由此可以判斷，在浮標上使用鋰電池只要固定并密封性好，確保鋰電池不受外來外因影響而損壞是值得推廣的。
5.關(guān)于在浮標上應(yīng)用鋰電池的幾點建議
（1）存放鋰電池的地方應(yīng)是密封性強的電池箱或鋰電池外殼水密性足夠強。一塊12V左右的鋰電池是由幾塊3.7或3.2V的鋰電池串并聯(lián)組成的，里面有充放電保護板和線路，因此如果受水侵入就會引起短路而出現(xiàn)著火或爆炸現(xiàn)象。解決此問題主要從兩方面著手，一是要求鋰電池廠家生產(chǎn)鋰電池時使用的外殼防護要達到IP67等級，這樣才滿足對鋰電池的保護;二是要航標處對電池箱在密封性方面進行改進，以起到保護鋰電池，不讓水侵入，同時做好鋰電池的固定，保證鋰電池不隨浮標搖擺而磨擦使鋰電池外殼受損，影響鋰電池壽命。
（2）鋰電池材料的選擇。從在陽江港M1、M2號燈浮試用的2種材料來看，所有材料的鋰電池都是可以應(yīng)用于航標上的，從現(xiàn)時市面上一般常見有鋰離子電池、聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池等，但從安全性看鋰離子電池活性強，短路后常發(fā)生著火現(xiàn)象，而聚合物和磷酸鐵鋰電池則不存在著火現(xiàn)象，所以在選擇鋰電池材料時建議選取聚合物或磷酸鐵鋰電池作為儲存單元比較合適。
（3）鋰電池電壓的選擇。對一般電壓范圍在9～24V的航標燈，鋰電池電壓應(yīng)選擇12.8V以上的電池組才能滿足航標燈的電壓要求，一塊3.2V三元鋰電池最低放電壓限制在2.5V，一塊3.7V鐵鋰電池最低放電壓限制在2.8V，12.8V的鋰電池組最低放電電壓為10V，剛好滿足對航標燈浮需求，所以航標燈選用的鋰電池組建議采用四串的電池組組成鋰電池比較合適。
（4）延長鋰電池壽命的方法。在網(wǎng)上看到關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實驗表，循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)列出如下：循環(huán)壽命（10%DOD）：>1000次;循環(huán)壽命（100%DOD）：>200次。可見，充電次數(shù)和放電深度有關(guān)，10%DOD時循環(huán)壽命要比100%DOD的要長很多。而從廣州航標處岸標上使用的鋰電池實際情況也得到相似的驗證，黃茅頭燈樁上使用2塊并聯(lián)的12V100Ah鋰電池、3塊80W太陽能硅板充電，燈器使用的是ML-300LED燈器，放電電流為1.6A，燈質(zhì)為閃3白9秒（0.3+1+0.3+1+0.3+6.1），燈器每日平均工作時間（H）為13小時，則燈器每日耗電量（S）=L/（L+D）×H×f×w÷v=0.9/9×13×1×1.6×12÷12=2.08Ah，該燈樁的燈器每日的消耗都小于鋰電池容量的10%放電深度，而現(xiàn)在該燈樁的2塊鋰電池從2013年5月份至今使用了5年多了，充電次數(shù)超過1800次。由此可以驗證，要讓鋰電池壽命延長，每日的耗電量盡量小于電池放電深度的10%，所以太陽能硅板要盡量充足，保證鋰電池每日充電需求。
（5）鋰電池維護保養(yǎng)。廣州航標處2017年共采購12V鋰電池100塊、一體化燈器50盞（使用鋰電池）;2018年共采購12V鋰電池110塊、一體化燈器90盞（使用鋰電池）;2019年共采購12V鋰電池50塊、一體化燈器238盞（使用鋰電池）。可以看出，廣州航標處在使用鋰電池方面是逐年上升，并且更趨向采購一體化燈器，以更好地保護鋰電池。鋰電池一般放置一段時間后則進入休眠狀態(tài)，容量低于正常值，所以在使用前一定要進行充電激活，由于鋰電池本身沒有記憶效應(yīng)，所以只要經(jīng)過3-5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復(fù)正常容量。對于庫存比較久的鋰電池，建議每3個月進行一次充放電操作，放電深度不要超過10%為宜。
6.結(jié)束語
鋰電池一般比鉛酸電池具有壽命長、消耗慢、重量輕、體積相對較小等優(yōu)點。隨著科技的進步，對鋰電池的研究也越來越深入，鋰電池的壽命將越來越長，而且鋰電池的生產(chǎn)成本也越來越低，替代鉛酸電池在航標上的使用也將是未來的趨勢。本文總結(jié)了陽江航標管理站在鋰電池使用中的一些經(jīng)驗，希望值此對日后為航標燈配置合適鋰電池為所幫助，對改進航標電池箱有所啟發(fā)，建議以后浮標上安裝一體化燈器為主，它集成了太陽能硅板、燈器、鋰電池于一體，起到了有效保護鋰電池的作用，簡化航標工現(xiàn)場安裝，而且維護保養(yǎng)也比較簡單，直接拿到有陽光的地方“曬一曬”就可以了。
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