Allt fler mynt- och knappbatterier: nödvändighet eller undermålig konstruktion?

Mynt- och knappbatterier har blivit vanliga som primära (ej laddningsbara) kraftkällor i många bärbara elektronikprodukter och fjärrplacerade övervakningsenheter för Industrial Internet of Things (IIoT). Tack vare nya strömförsörjningssystem med ultralåg effektförbrukning kan den här typen av batterier leverera ström i flera månader, eller till och med år, i sträck, vilket är ganska fantastiskt. Men när det är dags att byta ett sådant batteri, drar det verkligt ”roliga” (läs: irriterande och frustrerande) igång.

Varför? För om du har tur så är batteriet av standardtyp, så att det blir enkelt att få tag på ett nytt. Så är det dock inte alltid. Knapp- och myntbatterier finns i hundratals storlekar (olika kombinationer av diameter och tjocklek) och med olika kemisk sammansättning (t.ex. silveroxid eller litium), olika nominella spänningar och olika märkningar för milliamperetimmar (mAh). Ibland skiljer sig de olika modellernas mått åt med endast någon bråkdel av en millimeter, men det kan vara tillräckligt för att det nya batteriet inte ska passa perfekt eller fungera tillförlitligt.

I en perfekt värld avsätter utvecklaren ett visst utrymme för batteriet redan tidigt i designfasen och väljer företrädesvis en vanligt förkommande modell med rätt spännings- och kapacitetsspecifikationer. Helst ser utvecklaren också till att den slutgiltiga produkten har nödvändigt fysiskt utrymme och håller sig sedan till det definierade strömförsörjningssystemet genom hela utvecklingsprocessen. Men produkt- och systemutveckling är konsten att förverkliga visioner genom att kompromissa, och ibland inträffar oväntade saker som gör det nödvändigt att modifiera den ursprungliga planen.

För några år sedan pratade jag med den person som hade utvecklat en viss konsumentprodukt som jag hade i min ägo. Produkten behövde nytt batteri och det var väldigt svårt att få tag på ett nytt batteri av rätt sort. Jag ställde den direkta frågan ”varför gjorde du så?”. Hans svar var enkelt (här uttryckt med mina egna ord): ”När vi hade bestämt oss för produktens slutliga format, insåg vi att den inte hade tillräckligt med utrymme för det batteri som vi ville använda från början. Det lättaste sättet att lösa det var att hitta ett batteri med rätt spännings- och kapacitetsspecifikationer, men något mindre storlek.” Batteriet fick specialbeställas och hade längre leveranstid än de övriga komponenterna i stycklistan, men designteamet tyckte att det var OK eftersom man hade andra utvecklingsuppgifter att utföra under tiden. När man fattade beslutet togs alltså, dessvärre, ingen hänsyn till produktens framtida köpare.

Koll på batterikoder

Batterikoden innehåller ibland flera korsreferenser, vilket kan göra batteribyten till något av en utmaning. Vissa sådana korsreferenser är exakta, men andra stämmer inte exakt utan kan skilja sig åt gällande kemi eller mAh-kapacitet, vilket kan fungera ändå – åtminstone ett tag.

I vilket fall som helst räcker det inte alltid att känna till batteriets namn och nummer. Jag har en nyckelring – en gratisprodukt från ett företag – med en liten lampa som behövde nytt batteri (figur 1). Sannolikt är det inte värt kostnaden att byta batteriet, och eftersom jag fick produkten gratis ska jag inte klaga. Men som ingenjör ville jag i alla fall undersöka om det fanns ett nytt batteri att få tag på och vad det i så fall kostade.

Figur 1: Den här gratisnyckelringen med LED-lampa gjorde det tydligt för mig att ovanliga myntcellsbatterier kan innebära en verklig utmaning när det är dags för batteribyte. (Bildkälla: Bill Schweber)

Jag trodde att det hela skulle bli ganska enkelt, eftersom batteriet var tydligt märkt med leverantörens namn (Lumatec), ett modellnummer (AR18) och spänning (4,5 volt) (figur 2). Så trevligt. Som ett lysande exempel på kostnadsbesparande design har cellofantejp använts för att ansluta LED-lampans ledare till batteriet, vilket antingen kan betraktas som en briljant minimalistisk konstruktion eller utomordentligt slarvigt utvecklingsarbete – eller möjligtvis både och.

Figur 2: Vid närmare undersökning framträdde goda nyheter: Batteriet var tydligt märkt med leverantörens namn, batteriets modellnummer samt nominell spänning. Observera cellofantejpen som används för att ansluta LED-lampans ledare till batteriet. (Bildkälla: Bill Schweber)

Vid sökning på nätet hittade jag dock inte leverantörens namn eller batterinumret, så jag fortsatte genom att mäta batteriet (figur 3). Dess inre diameter var 23 mm, men batteriet hade också en liten kant runtom, vilket innebär att dess största diameter var 25 mm. Batteriets tjocklek var 6,5 mm. Därefter surfade jag till olika leverantörers webbplatser och sökte efter 4,5-volts myntcellsbatterier med den uppmätta storleken, men utan framgång. Efter ett tag insåg jag att det hela var slöseri med tid och att jag var tvungen att lägga av så jag inte skulle bli besatt.

Figur 3: Jag tog sökningen till nästa nivå genom att mäta batteriet, som en logisk första åtgärd i min onlinejakt på ett nytt batteri. (Bildkälla: Bill Schweber)

Min erfarenhet är att det finns ungefär 5–10 olika mynt- eller knappbatterier som används för merparten av de konsumentprodukter som jag äger, och att dessa batterier finns att få tag på i lokala butiker. De är också enkelt tillgängliga via distributörer av OEM-produkter.

En av mina personliga favoriter är CR2032 från Panasonic. Det är ett 3-volts, 225 mAh, 20 mm myntcellsbatteri av litium-mangan-dioxid-typ (figur 4), och det är så vanligt förekommande att DigiKey har knappt tre miljoner stycken i lager.

Figur 4: Panasonics myntcellsbatteri CR2032 (vänster) används i många produkter och är lätt att få tag på. Måtten passar i många applikationer (höger) och enheten har också nominell kapacitet på 225 mAh. (Bildkällor: Panasonic)

Ett annat batteri som jag gillar är 357-303VZ från Energizer Battery Company. Det är ett 1,55-volts, 150 mAh silveroxidbatteri på 11,6 mm. Jag har ett antal av de nämnda batterierna och några andra sorter, i mitt eget lilla förråd, så att jag slipper ge mig ut och skaffa nya batterier om de gamla skulle ta slut vid något olämpligt tillfälle. Eftersom batterierna kan lagras i minst fem år, tycker jag att det är en helt rimlig åtgärd.

Min vädjan till utvecklarna är: Håll er till de vanliga modellerna av myntcells- och knappcellsbatterier om ni inte har verkligt övertygande skäl att använda någon annan sort. Ni gör er själva en tjänst, leveranskedjan fungerar smidigare och slutkunderna blir nöjda. Och så undviker ni att slutkunderna blir irriterade på utvecklare som grupp, för att de av oförklarliga skäl gör vardagen mer komplicerad.