(20211208少量补充修改)
(20211207补充修改)
推荐性国家标准GB/T 8897.2【原电池 第2部分:外形尺寸和电性能要求】,即相当于IEC60086-2标准中可以查到国产圆柱形锌锰干电池(「碳性电池」)和碱性电池的型号、尺寸等。IEC60086-2有多个更新版本,与之相应的GB/T 8897.2也有多个版本,这里以较新的GB/T 8897.2-2013为例,最新的GB/T 8897.2-2021于今年11月1日才开始实施。
GB/T 8897.2-2013中,圆柱形锌锰干电池(「碳性电池」)的型号有:
R40:即甲电池
R20S、R20P:即一号电池(R20P为高功率电池)
R14S、R14P:即二号电池(R14P为高功率电池)
R6S、R6P:即五号电池(R6P为高功率电池)
R03:即七号电池
R1:即八号电池
对应的圆柱形碱性电池也有LR20、LR14、LR6、LR03和LR1,即一号、二号、五号、七号和八号碱性电池,但多一种LR8D425碱性电池,即九号碱性电池,对应国外的AAAA电池。
过去曾有资料说九号电池应该是R61电池,九号碱性电池是LR61电池,但实际上九号电池(AAAA电池)基本不生产普通锌锰干电池(「碳性电池」),也就是说R61电池很少生产,LR61碱性电池有生产,与LR8D425碱性电池尺寸接近但不完全相同,目前说的九号电池应该都是LR8D425碱性电池,LR61碱性电池则作为组合电池或者叠层电池中的电池芯使用,例如4LR61电池和6LR61电池,6LR61电池即9V碱性叠层电池,可代替6F22叠层电池,即普通9V叠层电池,目前常用于仪表等,例如万用表。
3R12、3R12S和3R12P仍保留在GB/T 8897.2-2013标准中,标准中有外形,从外形看明显是3节圆柱形电池封装在一起组成的电池包或者组合电池,如果里面的电池芯是R12电池的话,从编号介于R14(二号电池)和R10(四号电池,目前已停产)来看,单体R12电池芯可能就是所谓的「三号电池」了,这可能说明R12「三号电池」至少从上世纪60年代开始(参见下面的「国产干电池特性表」)就一直是做成3R12这样的组合电池销售的,没有销售1.5V的单节电池,所以也就没有零售的单节「三号电池」。 @江汉居士 的考证应该是正确的。
在网上查了一下,竟然还有3LR12碱性组合电池销售,说明可作为矿灯电池,是否说明3R12组合电池当年也是主要用作矿灯电池等特种应用场合电池的?
特种应用场合的电池笔者当年见过一些,曾见过一种铁路专用的3V信号灯电池,外包装是较大的方形纸盒,引出正负极两条导线,估计里面也是两节电池的组合。
这样一来,除了「六号电池」之外,甲电池,一号到五号电池,七号到九号电池都应该已经考证出来。
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可以肯定地说,我国从上世纪60年代就开始生产目前称为一号(大号)、二号和五号的电池,下表是【无线电】杂志1965年第6期【供收音机使用的干电池】一文中的「国产干电池特性表」:
可见,那时就已经很明确了:圆柱形电池中,大号(一号)电池对应国外的D电池,国产型号R20;二号电池对应国外的C电池,国产型号R14;五号电池对应国外的AA电池,国产型号R6。这三种电池型号一直沿用到今天,与国外电池的对应型号也没有变化过。
另外还有一种国产型号R40的圆柱形电池,个头很大,一般俗称「甲电池」或者「甲号电池」,常用于老式磁石电话(摇把子电话),也可用于老式电话交换机房等通信部门的备用电源。甲电池上世纪80年代时还能在一些中学或者大学的物理或者电学实验室里见到,现在也仍有少量使用,网上也还有销售。
这些圆柱形电池基本都是圆柱形锌锰干电池,也就是今天的「碳性电池」,以锌筒为负极,碳棒为正极,氯化铵为电解质,二氧化锰为去极化剂,实际二氧化锰才是真正的正极材料,因此称为锌—二氧化锰电池体系或者锌锰电池体系,学术上也称为勒克朗谢(Leclanché)电池体系,电池总反应是:
\ce{Zn + 2MnO2 + 2NpCl = Zn(Np)2Cl2 + 2MnO(OH)}
这些圆柱形锌锰干电池,无论体积大小,电化学原理决定了单节电池的标称电压都是1.5V。以氯化铵为电解质的普通锌锰干电池能量密度不高,内阻偏大,最大放电电流小,容量不十分固定,间歇放电比连续放电寿命长得多,这是锌锰干电池的固有缺点,但有时也可能反而是优点,例如R40甲电池用于中学物理电学实验有很多好处:第一是受到锌锰干电池能量密度和放电电流的限制,即使发生短路误操作(这在中学实验中是无可避免的),最多烧坏导线,不会发生电池整体爆裂起火的事故;第二是免维护,不像铅蓄电池即使不使用也要经常充电;第三是中学物理实验都是分班级分时段进行,一节实验课真正使用电池的时间并不长,电池间歇放电,使用寿命很长,一组学生使用的两只或者四只R40甲电池实际可以在免维护的情况下使用好几学期甚至几年,综合算下来成本反而是很低的。
【无线电】杂志1976年第7期又给出了一张稍新的【国产干电池特性表】,笔者截取了其中有关圆柱形电池的一部分贴图在这里(条件所限截图不太清晰),作者署名是「北京电池厂技术科」和「上海电池厂技术资料室」,显然直接反映了当时国产电池的生产情况。
从这张稍新的【国产干电池特性表】中可以看出,我国一直生产R40、R20、R14和R6圆柱形电池,也就是甲电池、一号(大号)电池、二号电池和五号电池,这时又增加了一种R10电池,即四号电池。四号电池笔者小时候还见到过,实际上相当于五号(R6)电池的短粗版本,基本专用于晶体管(半导体)收音机,容量比五号电池稍大,由于使用面不广,80年代中后期即不再生产。
除此之外,当时还有一种很小的R1圆柱形电池,即八号电池,这种电池在当时属于特种电池,专用于耳聋助听器等需要轻小体积电源的场合,上世纪80年代初很流行的微型三管耳塞收音机也用过这种电池。
七号电池,即R03电池,是上世纪80年代末到90年代初,开始仿制国外AAA电池尺寸的一种国产圆柱形电池,比五号电池尺寸小,但比八号电池尺寸大,也就是说R03电池即相当于国外AAA电池,用于袖珍AM/FM收音机、遥控器等场合。
也就是说,至少可以追溯到上世纪60年代,然后直到上世纪80年代末或者90年代初,我国生产过的普通圆柱形锌锰干电池(「碳性电池」)可以完全确定的至少有7种型号:
R40:甲电池
R20:一号(大号)电池(国外型号D)
R14:二号电池(国外型号C)
R10:四号电池
R6:五号电池(国外型号AA)
R03:七号电池(国外型号AAA)
R1:八号电池
这些电池都是单节电压1.5V的圆柱形锌锰干电池,一般来说体积越大容量就越大,在笔者的记忆中,以及能查阅到的相关资料中,我国应该未生产过单节电压1.5V的圆柱形「三号电池」和「六号电池」。
上世纪90年代之后我国开始生产碱性电池,并逐渐得到广泛应用,碱性电池仍然属于锌—二氧化锰电池体系,只是更换了氢氧化钾等碱性电解质,圆柱形碱性电池的单节标称电压也是1.5V,电池型号就在原圆柱形锌锰干电池型号的前面加字母「L」表示,例如LR20、LR6、LR03等,仍然称为一号电池、五号电池、七号电池等。
因此,电池编号中缺少「三号电池」和「六号电池」应该是历史原因。