La nomenclatura de baterías estándar describe baterías portátiles de celda seca que tienen dimensiones físicas y características eléctricas intercambiables entre fabricantes. La larga historia de las pilas secas desechables significa que se utilizaron muchas normas nacionales y específicas de los fabricantes para designar tamaños, mucho antes de que se alcanzaran las normas internacionales. Los estándares técnicos para tamaños y tipos de baterías los establecen organizaciones de estándares como la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI). Los tamaños populares todavía se denominan mediante designaciones de fabricantes o estándares antiguos, y algunas designaciones no sistemáticas se han incluido en las normas internacionales actuales debido a su amplio uso.
La nomenclatura completa de la batería especificará completamente el tamaño, la química, la disposición de los terminales y las características especiales de una 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 baterías.
ANSI , JIS , estándares nacionales británicos y otros han desarrollado estándares nacionales para baterías de celda seca . Existen todos los estándares civiles, comerciales, gubernamentales y militares. Dos de los estándares más utilizados actualmente son la serie IEC 60086 y la serie ANSI C18.1. Ambos estándares brindan dimensiones, características de desempeño estándar e información de seguridad.
Los estándares modernos contienen tanto nombres sistemáticos para tipos de células que brindan información sobre la composición y el tamaño aproximado de las células, como códigos numéricos arbitrarios para el tamaño de las células.
La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) se estableció en Francia en 1906 y coordina el desarrollo de normas para una amplia gama de productos eléctricos. La IEC mantiene dos comités, el TC21 establecido en 1933 para baterías recargables y el TC35 establecido en 1948 para baterías primarias, para desarrollar estándares. [1] El sistema de designación actual se adoptó en 1992. Los tipos de baterías se designan con una secuencia de letras/números que indica el número de celdas, la 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 publicaron en 1957. [3] Desde 1992, la norma internacional IEC 60086 define un sistema de codificación alfanumérico 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 Estándares de los EE. UU. publicó procedimientos de prueba recomendados y dimensiones estándar de las celdas. [6] Los estándares estadounidenses fueron revisados varias veces durante las décadas siguientes, a medida que se introdujeron nuevos tamaños de celdas y se desarrollaron nuevas sustancias químicas, incluidos los tipos de cloruro, alcalino, mercurio y recargables.
El primer estándar C18 de la Asociación Estadounidense de Estándares (predecesor de ANSI ) apareció en 1928. Enumeró los tamaños de celda usando un código de letras, aproximadamente en orden de tamaño, desde los tipos más pequeños (A) hasta los más grandes. La única designación numérica era la celda "Nº 6" de 6 pulgadas de alto. Las baterías más antiguas del "Nº 1" al "Nº 5" se descontinuaron, cada una de las cuales tenía de 1 a 5 pulgadas de alto respectivamente, aunque las Burgess N° 1 (celda C) y N° 2 (celda D) de tamaño similar todavía se producían bajo ese nombre hasta la década de 1950. Finalmente, el No. 6 fue eliminado gradualmente en la década de 1970 y reemplazado lentamente por la batería de cuatro celdas de 6 voltios. La edición de 1934 del estándar C18 amplió el sistema de nomenclatura para incluir conjuntos de celdas en serie y en paralelo. En 1954, se incluyeron las baterías de mercurio en la norma. La edición de 1959 identificó tipos adecuados para su uso con radios de transistores . En 1967, NEMA asumió la responsabilidad del desarrollo de la Oficina Nacional de Normas . La 12ª edición del C18 comenzó a armonizarse con la norma IEC. Las baterías recargables se introdujeron en el estándar C18 en 1984 y los tipos de litio se estandarizaron en 1991.
En 1999, se revisaron exhaustivamente las normas ANSI y se proporcionaron normas de seguridad independientes. La edición actual de los estándares ANSI designa tamaños con un número arbitrario, con una letra de prefijo para designar la forma y con una letra o letras de sufijo para identificar diferentes químicas, terminales u otras características.
Tres comités técnicos diferentes de IEC elaboran normas sobre baterías: TC21 ( plomo-ácido ), SC21 (otras secundarias ) y TC35 ( primarias ). Cada grupo ha publicado normas relacionadas con la nomenclatura de baterías : IEC 60095 para baterías de arranque de plomo-ácido , IEC 61951-1 y 61951-2 para baterías de Ni-Cd y Ni-MH , IEC 61960 para Li-ion 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 en el código indican la cantidad de celdas, la química de las celdas, la forma, las dimensiones, la cantidad de caminos paralelos en la batería ensamblada y cualquier letra de modificación 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 un tamaño ANSI "13". A partir de octubre de 1990, las células redondas se identifican sistemáticamente con un número derivado de su diámetro y altura. Las células 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 baterías IEC.
Las cursivas indican un sistema químico que es poco probable que se encuentre en baterías de consumo o de uso general, o que sea retirado de la norma actual.
Los códigos de forma son:
Los códigos de forma F y S todavía están en uso, pero no deben usarse para definiciones de baterías nuevas.
Ciertos tamaños, indicados por números de 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 correlacionan con las dimensiones de la batería. Para baterías con dimensiones < 100 mm, el diámetro (truncado) en milímetros, seguido de la altura en décimas de milímetro; para baterías con una sola dimensión ≥ 100 mm, el diámetro en milímetros, luego una barra (/) seguida de la altura en milímetros.
Además de las definiciones de los códigos de tamaño recomendados, también hay diez letras de sufijo modificadoras que se pueden agregar al final del código de tamaño específico. Estos van de A a L (omitiendo F e I) y, dependiendo de la dimensión más grande de la batería, pueden significar dimensiones máximas de 0,0 – 0,9 mm o dimensiones máximas de 0,00 – 0,09 mm, siendo A 0,0 o 0,00 y L 0,9 o 0,09.
Para las células planas, el código de diámetro se da como el diámetro de un círculo circunscrito alrededor del área completa de la célula.
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 redondo también llevan 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 celdas múltiples.
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La siguiente es una lista parcial de los códigos de altura y diámetro recomendados por la norma IEC para celdas redondas:
Después de los códigos de tamaño del paquete, opcionalmente pueden aparecer letras adicionales. Los estilos de terminales y 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 relojes, como tolerancia dimensional, fugas químicas y métodos de prueba.
La nomenclatura IEC clasifica las baterías según su forma general y apariencia física general. Estas categorías, sin embargo, no están identificadas en la nomenclatura de baterías IEC: [9] [10]
Las baterías de níquel-cadmio y níquel-hidruro metálico siguen una regla similar al sistema anterior; [11] [12] Las celdas especialmente cilíndricas diseñadas para ser dimensionalmente intercambiables con baterías primarias utilizan la misma designación que las baterías primarias, los códigos para sistemas electroquímicos se muestran a continuación.
Todas las demás células utilizan el siguiente sistema:
Las baterías de iones de litio tienen una regla diferente para la denominación, que se aplica tanto a baterías de varias celdas como a baterías de una sola celda. Serán designados como: [13]
N 1 A 1 A 2 A 3 N 2 /N 3 /N 4 -N 5
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 negativa del electrodo, donde I es para iones de litio y L es para metal o aleación de litio.
Un 2 indica la base de la fase positiva del electrodo y podría ser C, N, M, V o T para cobalto, níquel, manganeso, vanadio y titanio, respectivamente.
Un 3 es para la forma de la celda; ya sea 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 inferior 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 del estándar ANSI utilizaban un código de letras para identificar las dimensiones de la celda. Dado que en aquella época sólo existían celdas de carbono y zinc, no se requerían letras de sufijo ni otras anotaciones. 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 típicamente fabricadas en ese momento. [6] En 1934, el sistema había sido revisado y ampliado a 17 tamaños que iban desde NS con 7 ⁄ 16 pulgadas de diámetro por 3 ⁄ 4 pulgadas de altura, hasta el tamaño J con 1+3 ⁄ 4 pulgadas de diámetro por 5+7 ⁄ 8 pulgadas de alto, hasta la celda estándar más grande que conservó su antigua designación de No. 6 y que era 2+1 ⁄ 2 pulgadas de diámetro y 6 pulgadas de alto.
La edición actual del estándar utiliza un código numérico para mostrar el tamaño de la celda. Los tamaños de celdas redondas comunes son:
Dado que estos estándares de baterías IEC y ANSI se han armonizado, por ejemplo, una celda R20 tendrá las mismas dimensiones que una celda ANSI 13.
Las celdas planas, utilizadas como componentes de baterías de celdas múltiples, tienen un prefijo F y una serie de números para identificar los tamaños. A las pilas de botón se les asignaron códigos de tamaño en el rango de 5000.
Las celdas secundarias que utilizan los sistemas H y K (níquel-hidruro metálico y sulfuro de níquel-hierro) tienen una serie separada de códigos de tamaño, pero las celdas son dimensionalmente intercambiables con las celdas primarias.
El sistema electroquímico y la información de rendimiento se proporcionan con letras de sufijo.