Історія та стандартизація розмірів акумуляторів
Ранні батареї 1700-х та 1800-х років здебільшого упаковувалися у скляні банки. Зі збільшенням розмірів батарей, банки перейшли до герметичних дерев'яних контейнерів та композитних матеріалів. Існувало мало стандартів розмірів, за винятком, мабуть, сухого елемента № 6, назви якого було надано на честь його шести дюймів висоти. Інші розміри виготовлялися вручну для конкретних цілей. З переходом до портативності з'явилися герметичні циліндричні елементи, що призвело до появи стандартів. Приблизно в 1917 році Національний інститут стандартів і технологій формалізував алфавітну номенклатуру, яка використовується й донині.
Історичні та сучасні розміри батарей
| 🔋 Розмір | 📏 Розміри | 📅 Історія |
|---|---|---|
| F-елемент | 33 x 91 мм | Введений у 1896 році для ліхтарів, пізніше використовувався для радіоприймачів; сьогодні доступний лише у нікель-кадмієвому корпусі. |
| E-елемент | Немає даних | Введений приблизно у 1905 році для ліхтарів-розподільникiв та хобі-пристроїв. Знятий з виробництва приблизно у 1980 році. |
| D-елемент | 34,2 x 61,5 мм | Введений у 1898 році для ліхтариків та радіоприймачів, досі актуальний |
| C-елемент | 25,5 x 50 мм | Введений приблизно у 1900 році для досягнення меншого форм-фактора |
| Sub-C | 22,2 x 42,9 мм | Акумуляторний акумулятор для інструментів. Інші розміри - ½, 4/5 та 5/4 довжини sub-C. Переважно нікель-кадмієві. |
| B-елемент | 20,1 x 56,8 мм | Введений у 1900 році для портативного освітлення, включаючи велосипедні ліхтарі в Європі, припинений у Північній Америці у 2001 році. |
| A-елемент | 17 х 50 мм | Доступний лише як NiCd або NiMH елемент, також доступний у розмірах 2/3 та 4/5. Популярний у старих ноутбуках та акумуляторах для хобі. |
| АА-елемент | 14,5 x 50 мм | Представлений у 1907 році як батарейка для кишенькових ліхтариків та шпигунського інструменту під час Першої світової війни, доданий до стандарту ANSI у 1947 році. |
| ААА-елемент | 10,5 x 44,5 мм | Розроблено в 1954 році для зменшення розміру камер Kodak та Polaroid. Додано до стандарту ANSI в 1959 році. |
| AAAA-елемент | 8,3 x 42,5 мм | Відгалуження 9V, з 1990-х років, використовується для лазерних указок, світлодіодних пальцевих ліхтариків, комп'ютерних стилусів, підсилювачів для навушників. |
| Батарейка 4,5 В | 67x62x22 мм | Три елементи утворюють плоску упаковку, коротка клемна смужка — позитивна, довга — негативна; поширені в Європі та Росії. |
| 9-вольтова | 48,5x26,5x17,5 мм | Введений у 1956 році для транзисторних радіоприймачів, містить шість призматичних або AAAA елементів. Додано до стандарту ANSI у 1959 році. |
| 18650 | 18 x 65 мм | Розроблено в середині 1990-х років для літій-іонних акумуляторів, широко використовується в ноутбуках, електровелосипедах, включаючи електромобілі Tesla. |
| 26650 | 26 x 65 мм | Більший літій-іонний акумулятор. Деякі мають розмір 26x70 мм, продаються як 26700. Поширений хімічний склад - LiFeO4 для ДБЖ, хобі, автомобілів. |
| 14500 | 14 x 50 мм | Літій-іонний, аналогічного розміру до AA. (Зверніть увагу на несумісність напруги: NiCd/NiMH = 1,2 В, лужний = 1,5 В, літій-іонний = 3,6 В) |
Роль стандартів: IEC та ANSI
Стандартизація охоплювала первинні елементи, переважно вуглець-цинкові; лужні з'явилися лише на початку 1960-х років. Зі зростанням популярності герметичних нікель-кадмієвих акумуляторів у 1950-х і 1960-х роках з'явилися нові розміри, багато з яких були похідними від розмірів «A» та «C». Виробники літій-іонних акумуляторів відійшли від традиційних розмірів і винайшли свої власні.
Міжнародна електрохімічна комісія (IEC), неурядова організація зі стандартизації, заснована в 1906 році, розробила стандарти для більшості акумуляторних батарей під номером 600086. Відповідними стандартами США є серія ANSI C18, розроблена Національною асоціацією виробників електротехніки США (NEMA).
Сучасні стандарти та їх маркування
Успішним стандартом для циліндричного елемента є 18650. Розроблені в середині 1990-х років для літій-іонних акумуляторів, ці елементи живлять ноутбуки, електричні велосипеди та навіть електромобілі, як-от автомобілі Tesla. Перші дві цифри позначають діаметр у міліметрах; наступні три цифри - довжину в десятих частках міліметра. Батарейка 18650 має діаметр 18 мм і довжину 65,0 мм.
У призматичних елементах перші дві цифри позначають товщину в десятих міліметра. Наступні дві цифри позначають ширину, а останні дві – довжину елемента в міліметрах. Наприклад, призматичний елемент 564656P має товщину 5,6 мм, ширину 46 мм і довжину 56 мм. P означає призматичний. Через велику різноманітність хімічних речовин та їхню різноманітність всередині, елементи акумуляторів не позначають хімічний склад.
Майбутнє та існуючі формати
Дивлячись на батареї в мобільних телефонах і ноутбуках, можна побачити відхилення від усталених стандартів. Частково це пов'язано з нездатністю виробника домовитися про стандарт. Більшість споживчих пристроїв постачаються з батареєю, виготовленою на замовлення. Компактний дизайн та адаптація до вимог ринку відштовхують виробників від стандартів. Великий обсяг виробництва допускає унікальні розміри, які часто є недовговічними.
Раніше батарея сприймалася як «велика», і це відображається в умовності визначення розмірів. Хоча номенклатура «F», можливо, була обрана як батарейка середнього класу наприкінці 1800-х років, наші предки не передбачали, що крихітна батарейка може виконувати обчислення, служити телефоном і робити фотографії на смартфоні. Нестача літер у бік менших розмірів призвела до незручного позначення AA, AAA та AAAA.
З моменту появи 9-вольтової батарейки в 1956 році не з'явилося жодного нового формату. Тим часом портативні пристрої знизили робочу напругу, і 9 В є надмірним. Батарейка має шість елементів, з'єднаних послідовно, і є дорогою у виробництві. Альтернатива на 3,6 В добре підійде. Цей акумулятор повинен мати систему кодування, щоб запобігти заряджання первинних елементів і вибрати правильний алгоритм заряджання для вторинних хімічних елементів.
Стартерні акумулятори для транспортних засобів також відповідають нормам для акумуляторів, які складаються з північноамериканського стандарту BCI, європейського стандарту DIN та японського стандарту JIS. Ці акумулятори мають схожі розміри, що дозволяє їх заміну. Для стандартизації американські виробники автомобілів переходять на акумулятори американського розміру DIN. Для акумуляторів глибокого циклу та стаціонарних акумуляторів немає стандартизованих норм, а запасні комплекти повинні бути придбані у оригінального виробника. Спроба стандартизувати акумулятори для електромобілів також може не спрацювати та повторити невдалу спробу зі звичайними акумуляторами для ноутбуків у 1990-х роках.
