История типоразмеров электрических батарей

Ранние версии электрических батарей, разработанные в Европе в 1700-х и 1800-х, имели корпус в виде стеклянных банок. По мере роста размеров батарей банки сменились на герметичные деревянные или фанерные контейнеры. В 1890-е, производство электрических батарей началось и в Соединенных Штатах, где в 1896 году National Carbon Company успешно выпустила первый стандартизованный элемент для потребительского использования. Это была угольно-цинковая батарейка под торговой маркой “Columbia Dry Cell Battery”, способная обеспечить напряжение 1,5 В и имевшая размер 15 сантиметров в длину.

Сфера портативных источников питания начала активно расти, что вызвало необходимость во всеобщей стандартизации электрических батарей. Международная электротехническая комиссия (МЭК), неправительственная организация по стандартизации, основанная в 1906 году, разработала стандарты для большинства электрических батарей. Примерно в 1917 году Национальный институт стандартов и технологий ввел алфавитную номенклатуру обозначения типоразмеров батарей, которая используется и по сей день. В таблице 1 приведены размеры и история этих типоразмеров.

Типоразмер Габаритные размеры Историческая справка
F 33 х 91 мм Введен в 1896 году для фонарей; позже использовался в радиостанциях; сегодня доступен только в NiCd.
E - Введен примерно в 1905 году для фонарей и хобби. Не поддерживается с 1980 года.
D 34.2 х 61,5 мм Введен в 1898 году для фонариков и радиоприемников; до сих пор актуален.
C 25,5 х 50 мм Введен примерно в 1900 году для создания малого форм-фактора.
Sub-C 22,2 х 42,9 мм
16,1 мл
Используется в беспроводных инструментах. Длина может варьироваться в размерах ½, ⅘ и 5/4 от номинала. В основном, NiCd.
B 20,1 х 56,8 мм Введен в 1900 году для портативного освещения, в том числе, для велосипедных фар; не поддерживается в Северной Америке с 2001 года.
A 17 х 50 мм Доступны только в NiCd и NiMH; размер может быть ⅔ и ⅘ от номинала. Были популярны в старых ноутбуках и для использования в хобби.
AA 14,5 х 50 мм Введен в 1907 году; также известен как “пальчиковая батарейка”. Добавлен в стандарт ANSI в 1947 году.
AAA 10,5 х 44,5 мм Введен в 1954 году для уменьшения размеров камер Kodak и Palaroid. Добавлен в стандарт ANSI в 1959 году.
AAAA 8,3 х 42,5 мм 9 В ответвление, введено в 1990-х; используется для лазерных указателей, светодиодных фонариков, стилусов и наушников.
4,5В батарея 67 х 62 х 22 мм Состоит из трех элементов плоской формы. Клеммы в виде контактных полос, короткая - положительная, длинная - отрицательная. Распространен в Европе и России.
9В батарея 48,5 х 26,5 х 17,5 мм Введен в 1956 году для транзисторных радиоприемников. Содержит шесть призматических или АААА элементов. Добавлен в стандарт ANSI в 1959 году.
18650 18 х 65 мм
16,5 мл
Разработан в середине 1990-х для литий-ионной системы; обычно используется в ноутбуках, электротранспорте.
26650 26 х 65 мм
34,5 мл
Больший типоразмер для литий-ионной системы. При размере 26 х 70 мм может называться 26700. В основном использует LFP технологию.
14500 14 х 50 мм Типоразмер для литий-ионной системы, аналогичен АА. (Следует обратить внимание на разные значения напряжений, у NiCd и NiMH — 1,2 В, у щелочной батареи — 1,5 В, а у литий-ионной — 3,6 В).

Таблица 1: Наиболее распространенные старые и новые типоразмеры электрических батарей.

Стандартизация коснулась, в первую очередь, производства первичных угольно-цинковых батарей, появившиеся в 1960-х щелочные батареи уже сразу выпускались в стандартизированных типоразмерах. С ростом популярности герметичных NiCd батарей в 1950-х и 1960-х годах появились новые форматы, большинство из которых было продолжением типоразмеров “А” и “С”. Начиная с 1990-х годов, производители литий-ионных батарей отошли от привычных стандартов и создали свои собственные типоразмеры.


Аккумуляторы EverExceed

 

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
свинцово-кислотные аккумуляторы аккумуляторы для газового котла гелевые аккумуляторы 12 вольт 100 ач и 200 ач 
10 - 12 лет / 600 циклов 10 - 12 лет / 700 циклов 10 - 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM для глубоких разрядов AGM универсальная серия GEL

Крайне успешным стандартом стал типоразмер 18650 в форме цилиндрической ячейки. Разработанный в начале 1990-х для литий-ионной электрохимической системы, этот типоразмер используется для конструирования аккумуляторов, используемых в ноутбуках, электровелосипедах и даже электромобилях (в том числе, Tesla). Первые две цифры в названии “18650” обозначают диаметр элемента в миллиметрах, а последние три - длину в десятой доле миллиметра. Соответственно, такая ячейка будет иметь диаметр 18 мм и длину 65,0 мм.

Другие названия типоразмеров могут быть расшифрованы аналогичным способом. Например, призматический элемент типоразмера 564656Р будет иметь толщину 5,6 мм, ширину 46 мм и длину 56 мм. “Р” означает prismatic, что в переводе с английского - призматический. Электрохимическая система элемента, как правило, в номенклатуре типоразмера не указывается.

Можно обратить внимание, что в разных моделях мобильных телефонов и ноутбуков идут и разные по размеру аккумуляторы. Такое различие отчасти объясняется неспособностью производителей договориться о едином стандарте, и вследствие этого большинство потребительских устройств поставляются с выполненными на заказ аккумуляторными батареями. Необходимость конструирования таких батарей компактного размера заставляет производителей отступать от общепринятой стандартизации.


Аккумуляторы EverExceed GEL

 

Marin GEL Range Deep Cycle GEL Range Solar GEL Range
аккумулятор для электромотора аккумуляторы глубокого разряда аккумуляторы для солнечных батарей
10 - 12 лет / 800 циклов 10 - 12 лет / 800 циклов 10 - 12 лет / 800 циклов
для электромоторов лодок и катеров для глубоких циклических разрядов для солнечных электростанций

На заре производства электрических батарей понятия о их стандартных размерах весьма отличались от сегодняшних, и это отразилось на введенных типоразмерах. Например, типоразмер F сегодня кажется весьма большим, а в конце 1800-х, когда его собственно и ввели, он был призван стать стандартом для электрических батарей среднего размера. Разработчики того времени наверняка не ожидали, что будут созданы батареи размером с кредитную карту, способные обеспечить невиданную, как для тех времен, мощность. Развитие сферы электрохимических источников тока приводило к уменьшению их размеров, приходилось подстраиваться и стандартизации. Так возникли несколько неудобные для прочтения форматы батарей типа АА, ААА или АААА.

С момента стандартизации 9В батареи в 1956 году, никаких новых типоразмеров для систем из нескольких элементов не было введено. В то время все портативные устройства уже разрабатывались с рабочим напряжением 3-5 В. Последовательное совмещение шести элементов для создания 9В батареи является дорогим в производстве, альтернативная конструкция с напряжением 3,6 В более выгодна и в производстве, и в эксплуатации. Современные 3,6 В электрические батареи имеют встроенную систему защиты, которая препятствует зарядке в случае, если это первичная батарея, или в них заложен правильный алгоритм зарядки, если это вторичная.


Контроль и защита аккумуляторов

 

Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Батарейный балансир
Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Стабилизатор тока заряда аккумулятора
контроль более 25 параметров, история и синхронизация защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения

Стартерные аккумуляторы для транспортных средств также соответствуют стандартам, таким как американский BCI, европейский DIN и японский JIS. Эти аккумуляторы имеют одинаковый размер для удобства их замены. Стационарные и глубокоразрядные свинцово-кислотные аккумуляторы стандартизированы не столь строго, поэтому при их замене необходимо использовать оригинальные батареи той же емкости и от того же производителя. В активно развивающемся направлении электротранспорта пока нет единой системы стандартов, и разнообразие размеров аккумуляторов в нем довольно велико. Ситуация с электротранспортом напоминает неудачную попытку стандартизировать аккумуляторы для всех портативных компьютеров в 1990-е.

Последнее обновление 2016-02-21


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 4/5 на основе 2 голосов