La nomenclatura estándar de las baterías describe las baterías secas portátiles que tienen dimensiones físicas y características eléctricas intercambiables entre fabricantes. La larga historia de las pilas secas desechables significa que se utilizaron muchos estándares nacionales y específicos de los fabricantes para designar los tamaños, mucho antes de que se alcanzaran los estándares internacionales. Los estándares técnicos para los tamaños y tipos de baterías son establecidos por organizaciones de estándares como la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI). Los tamaños más populares aún se conocen con designaciones estándar o de fabricante antiguas, y algunas designaciones no sistemáticas se han incluido en los estándares internacionales actuales debido a su amplio uso.
La nomenclatura completa de la batería especificará en detalle el tamaño, la composición química, la disposición de los terminales y las características especiales de la batería. El mismo tamaño de celda físicamente intercambiable puede tener características muy diferentes; la intercambiabilidad física no es el único factor en la sustitución de las baterías.
Las normas nacionales para baterías de celdas secas han sido desarrolladas por ANSI , JIS , las normas nacionales británicas y otras. Existen normas civiles, comerciales, gubernamentales y militares. Dos de las normas más utilizadas actualmente son la serie IEC 60086 y la serie ANSI C18.1. Ambas normas proporcionan dimensiones, características de rendimiento estándar e información de seguridad.
Los estándares modernos contienen nombres sistemáticos para los tipos de células que brindan información sobre la composición y el tamaño aproximado de las células, así como códigos numéricos arbitrarios para el tamaño de las células.
La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) se creó en Francia en 1906 y coordina el desarrollo de normas para una amplia gama de productos eléctricos. La CEI mantiene dos comités, el TC21, creado en 1933 para baterías recargables, y el TC35, creado en 1948 para baterías primarias, para desarrollar normas. [1] El sistema de designación actual se adoptó en 1992. Los tipos de baterías se designan con una secuencia de letras y números que indica el número de celdas, la composición química de las celdas, la forma de las celdas, las dimensiones y las características especiales. Se han conservado ciertas designaciones de celdas de revisiones anteriores de la norma. [2]
Las primeras normas IEC para tamaños de baterías se emitieron en 1957. [3] Desde 1992, la norma internacional IEC 60086 define un sistema de codificación alfanumérica para baterías. [2] [4] La norma británica 397 para baterías primarias fue retirada y reemplazada por la norma IEC en 1996. [5]
La estandarización de las baterías en los Estados Unidos comenzó en 1919, cuando la Oficina Nacional de Normas de los Estados Unidos publicó los procedimientos de prueba recomendados y las dimensiones estándar de las celdas. [6] Las normas estadounidenses se revisaron varias veces durante las décadas siguientes, a medida que se introdujeron nuevos tamaños de celdas y se desarrolló una nueva química, incluidos los tipos de cloruro, alcalino, de mercurio y recargable.
La primera norma C18 de la American Standards Association (predecesora de ANSI ) apareció en 1928. En ella se enumeraban los tamaños de las pilas mediante un código de letras, aproximadamente en orden de tamaño desde la más pequeña (A) hasta los tipos más grandes. La única designación numérica era la pila "n.º 6" de 6 pulgadas de alto. Las pilas más antiguas, "n.º 1" a "n.º 5", se dejaron de fabricar y medían entre 1 y 5 pulgadas de alto respectivamente, aunque las pilas Burgess n.º 1 (pila C) y n.º 2 (pila D) de tamaño similar se siguieron produciendo con ese nombre hasta la década de 1950. Finalmente, la n.º 6 se eliminó gradualmente en la década de 1970 y se reemplazó lentamente por la pila de cuatro pilas de 6 voltios. La edición de 1934 de la norma C18 amplió el sistema de nomenclatura para incluir conjuntos de pilas en serie y en paralelo. En 1954, se incluyeron en la norma las pilas de mercurio. La edición de 1959 identificó los tipos adecuados para su uso con radios de transistores . En 1967, la NEMA asumió la responsabilidad del desarrollo de la National Bureau of Standards . La 12.ª edición de la C18 comenzó a armonizarse con la norma IEC. Las baterías recargables se introdujeron en la norma C18 en 1984 y los tipos de litio se normalizaron en 1991.
En 1999, las normas ANSI se revisaron en profundidad y se crearon normas de seguridad independientes. La edición actual de las normas ANSI designa los tamaños con un número arbitrario, con una letra de prefijo para designar la forma y con una o más letras de sufijo para identificar diferentes componentes químicos, terminales u otras características.
Tres comités técnicos diferentes de la IEC elaboran normas sobre baterías: TC21 ( plomo-ácido ), SC21 (otras baterías secundarias ) y TC35 ( primarias ). Cada grupo ha publicado normas relacionadas con la nomenclatura de las baterías : IEC 60095 para baterías de plomo-ácido para arranque , IEC 61951-1 y 61951-2 para baterías de Ni-Cd y Ni-MH , IEC 61960 para baterías de ion-litio e IEC 60086-1 para baterías primarias.
Ejemplos de la nomenclatura IEC son las baterías codificadas R20, 4R25X, 4LR25-2, 6F22, 6P222/162, CR17345 y LR2616J. Las letras y números del código indican la cantidad de celdas, la composición química de las celdas, la forma, las dimensiones, la cantidad de caminos paralelos en la batería ensamblada y cualquier letra modificadora que se considere necesaria. Una batería de varias secciones (dos o más voltajes del mismo paquete) tendrá una designación de varias secciones.
Antes de octubre de 1990, las celdas redondas se designaban con un código de tamaño numérico secuencial que iba desde R06 hasta R70; por ejemplo, R20 es el tamaño de una celda "D" o ANSI "13". Después de octubre de 1990, las celdas redondas se identifican sistemáticamente con un número derivado de su diámetro y altura. Las celdas primarias de más de 100 mm de diámetro o altura se designan con una "/" oblicua entre el diámetro y la altura.
La primera letra identifica la composición química de la batería, lo que también implica un voltaje nominal.
Es común hacer referencia primero al electrodo negativo en las definiciones de batería IEC.
Las cursivas indican un sistema químico que es poco probable que se encuentre en baterías de consumo o de uso general, o que se haya retirado del estándar actual.
Los códigos de forma son:
Los códigos de forma F y S todavía se utilizan, pero no deben emplearse para nuevas definiciones de baterías.
Ciertos tamaños, indicados con uno o dos dígitos, representan códigos de tamaño estándar de ediciones anteriores de la norma. Los tamaños indicados con 4 o más dígitos indican el diámetro de la batería y la altura total.
Los números del código se corresponden con las dimensiones de la batería. En el caso de baterías con dimensiones < 100 mm, el diámetro (truncado) en milímetros, seguido de la altura en décimas de milímetro; en el caso de baterías con una única dimensión ≥ 100 mm, el diámetro en milímetros, seguido de una barra (/) seguida de la altura en milímetros.
Además de las definiciones de códigos de tamaño recomendados, también hay diez letras de sufijo modificador que se pueden agregar al final del código de tamaño específico. Estas letras van de la A a la L (omitiendo F e I) y, según la dimensión más grande de la batería, pueden significar dimensiones máximas de 0,0 a 0,9 mm o de 0,00 a 0,09 mm, donde A es 0,0 o 0,00 y L es 0,9 o 0,09.
Para las celdas planas, el código de diámetro se da como el diámetro de un círculo circunscrito alrededor del área total de la celda.
Los códigos de tamaño estandarizados para baterías redondas que no siguen la nomenclatura actual pero que se han conservado para facilitar su uso se dan mediante un número de uno o dos dígitos después de la R. Estos incluyen, entre otros: [8]
Las pilas de botón redondas también tienen códigos de tamaño de dos dígitos, como R44. Consulte la tabla de pilas de botón para conocer las dimensiones típicas. Se han estandarizado otros tamaños redondos, planos y cuadrados, pero se utilizan principalmente para componentes de baterías de varias celdas.
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La siguiente es una lista parcial de los códigos de diámetro y altura recomendados por la norma IEC para celdas redondas:
Después de los códigos de tamaño del paquete, pueden aparecer letras adicionales de manera opcional. Los estilos de terminales y las variantes de la misma batería se pueden designar con las letras X o Y. Los niveles de rendimiento también se pueden designar con C, P, S, CF, HH o HB u otros sufijos de letras. Una letra "W" adjunta indica que esta batería cumple con todos los requisitos de la norma IEC 60086-3 para baterías de reloj, como tolerancia dimensional, fugas químicas y métodos de prueba.
La nomenclatura IEC clasifica las baterías según su forma general y su apariencia física general. Sin embargo, estas categorías no están identificadas en la nomenclatura IEC para baterías: [9] [10]
Las baterías de níquel-cadmio y de níquel-hidruro metálico siguen una regla similar al sistema anterior; [11] [12] especialmente las celdas cilíndricas diseñadas para ser dimensionalmente intercambiables con baterías primarias usan la misma designación que las baterías primarias, los códigos para sistemas electroquímicos como los siguientes.
Todas las demás células utilizan el siguiente sistema:
Las baterías de iones de litio tienen una regla de denominación diferente, que se aplica tanto a las baterías de varias celdas como a las de una sola celda. Se designarán como: [13]
N1A1A2A3N2 / N3 / N4 - N5
donde N 1 denota el número de celdas conectadas en serie y N 5 denota el número de celdas conectadas en paralelo (solo cuando el número es mayor que 1); estos números solo se aplican a las baterías.
Un 1 indica la base de la fase del electrodo negativo, donde I es para ion de litio y L es para litio metálico o aleación.
Un 2 indica la base de la fase del electrodo positivo y podría ser C, N, M, V o T para cobalto, níquel, manganeso, vanadio y titanio respectivamente.
Un 3 es por la forma de la celda; R para cilindro o P para prisma.
N 2 es el diámetro máximo (en el caso de celdas cilíndricas) o espesor (celdas prismáticas) en mm.
N 3 sólo se utiliza para celdas prismáticas para indicar el ancho máximo en mm.
N 4 es la altura total máxima en mm.
(Para cualquiera de las longitudes anteriores, si la dimensión es menor a 1 mm se puede escribir como tN, donde N son décimas de mm)
Por ejemplo, ICR19/66, ICP9/35/48, 2ICP20/34/70, 1ICP20/68/70-2
Las primeras ediciones de la norma ANSI utilizaban un código de letras para identificar las dimensiones de la celda. Dado que en ese momento solo había celdas de carbono-zinc, no se requerían letras de sufijo ni otra notación. El sistema de letras se introdujo en la edición de 1924 de la norma, con las letras de la A a la J asignadas aproximadamente en orden creciente de volumen de celda, para las celdas que se fabricaban típicamente en ese momento. [6] Para 1934, el sistema había sido revisado y ampliado a 17 tamaños que iban desde el NS de 7 ⁄ 16 pulgadas de diámetro por 3 ⁄ 4 pulgadas de altura, hasta el tamaño J de 1+3 ⁄ 4 pulgadas de diámetro por 5+7 ⁄ 8 pulgadas de alto, hasta la celda estándar más grande que conservaba su antigua designación de No. 6 y que tenía 2+1 ⁄ 2 pulgada de diámetro y 6 pulgadas de alto.
La edición actual de la norma utiliza un código numérico para indicar el tamaño de la celda. Los tamaños de celdas circulares más comunes son:
Dado que estas normas de batería IEC y ANSI se han armonizado, por ejemplo, una celda R20 tendrá las mismas dimensiones que una celda ANSI 13.
Las celdas planas, que se utilizan como componentes de baterías de varias celdas, tienen un prefijo F y una serie de números para identificar los tamaños. A las celdas de botón se les asignaron códigos de tamaño en el rango de 5000.
Las celdas secundarias que utilizan los sistemas H y K (hidruro metálico de níquel y sulfuro de níquel-hierro) tienen una serie separada de códigos de tamaño, pero las celdas son dimensionalmente intercambiables con las celdas primarias.
La información sobre el sistema electroquímico y el rendimiento se proporciona en letras de sufijo.