鈕扣型電池的發展：真有必要？還是設計不良？

許多可攜性極高的電子產品，和遠端的工業物聯網 (IIoT) 監測裝置，廣泛使用鈕扣型電池作為主要的基本 (非充電式) 電源。隨著超低功率型設計的發展，鈕扣型電池能夠提供長達數月甚至數年的電力，相當了不起。但是，等到要更換鈕扣型電池時，有時就會讓人頭疼啦。

為什麼呢？運氣好時，用標準電池就行了，很容易取得。雖然通常是這種情況，但總有例外。鈕扣型電池有各種直徑和厚度組合，尺寸多達數百種，而且還有多種基本化學成分 (如氧化銀或鋰)、標稱電壓以及 mAh 額定電量。有些型號的尺寸相差不到一毫米，但這就足以讓替換品無法正確安裝或可靠地工作。

在理想情況下，設計工程師會在設計初期階段就為電池分配一定的空間，並挑選具有正確電壓和額定電量的通用型號，確保最終設計擁有所需的實體空間，並隨著設計進展，保持原定的功率預算。但工程學是一門在取捨妥協下實現既定目標的學問，有時會發生設計意外，不得不修改原始的計畫，即使計畫的本意是好的。

幾年前，我買過一款消費性產品，其鈕扣型電池很難找。我曾和這款產品的設計人員聊過。我很直接地問他：「你為什麼會這麼設計？」他的回答很簡單 (大意如下)：「我們一開始想用別的電池，但到了快要確定設計的最終外形尺寸時，我們才發現沒替這個電池保留足夠的空間。當時最簡單的辦法就是找到有正確電壓／電量規格，但尺寸略小一點的電池」。他還說，那份訂單屬於特殊訂單，物料清單的前置時間較長，但不打緊，畢竟還有最終產品的加工要做。簡而言之，對不起，在做決策時沒有把產品的購買者納入考量。

查看電池型號

有時，電池型號涉及許多交叉引用，這會增加電池的更換難度。有些交叉引用精準無誤；而有些則很接近，雖然在化學成分或 mAh 電量上有所差異，但還是能起作用 (至少還能撐一會兒)。

儘管如此，知道電池名稱和型號可能還不夠。我有個免費贈送的小型鑰匙圈照明燈，需要換新的電池 (圖 1)。當然，更換新電池的費用可能並不值得 (因為是免費取得的，我沒得抱怨)。但身為工程師，我至少得瞭解有沒有對應的替換電池，以及價格如何。

圖 1：這個免費的 LED 鑰匙圈讓我清楚瞭解到，不常見的鈕扣型電池在需要更換時可能會帶來很大的難題。(圖片來源：Bill Schweber)

我以為這很簡單，因為電池上清楚印了廠商的名稱 (Lumatec)、型號 (AR18) 和電壓 (4.5 V) (圖 2)，真是太貼心了。請注意，這是個成本省到不能再省的電池設計，電池只用玻璃紙膠帶連接了一條 LED 導線。這是個絕妙的極簡設計，還是個拙劣無比的設計 (或是兩者兼具)，見仁見智。

圖 2：仔細觀察發現，這個電池清楚標示了廠商名稱、型號，甚至還有標稱電壓，真是太好了；注意看，電池只用玻璃紙膠帶連接了 LED 導線。(圖片來源：Bill Schweber)

我在網路上找不到這個廠商名稱或電池型號，所以我採取下一步。我量了一下電池 (圖 3)，殼體直徑為 23 mm，因為帶有框邊，整體直徑變成 25 mm，厚度為 6.5 mm。然後，我到許多鈕扣型電池廠商網站上，尋找符合該尺寸的 4.5 V 電池，但一無所獲。最後，我發現自己浪費了太多時間，必須另謀他途，不能再繼續糾結。

圖 3：我擴大了搜尋的範圍，測量電池的多種尺寸。這是在網路上搜尋替換品時相當合理的第一步。(圖片來源：Bill Schweber)

根據我的經驗，在我用過的很多裝置中，我大約使用過五到十款鈕扣型電池，而這些電池在當地商店就有販售。另外，這些電池也能透過經銷商輕鬆取得 OEM 所需數量。

我個人最喜愛的是 Panasonic 的 CR2032 電池。這個 3 V、225 mAh、20.0 mm 的鋰二氧化錳鈕扣型電池 (圖 4) 用途非常廣泛，Digi-Key 就有將近三百萬個庫存現貨。

圖 4：Panasonic 的 CR2032 鈕扣型電池 (左) 用途廣泛，也很容易取得。此電池的尺寸適用於多種應用 (右)，此外更有充沛 225 mAh 額定電量。(圖片來源：Panasonic)

我也喜歡 Energizer Battery Company 的 357-303VZ，這是個 1.55 V、150 mAh、11.6 mm 的氧化銀電池。我自己備有這幾種電池及其他一些電池，這樣就不必在天氣不佳或很晚時，到當地的商店尋找替換電池。由於電池的貨架存放壽命是五年 (或更久)，因此買些備著也無妨。

我對設計人員有個很簡單的請求，那就是堅持使用主流的鈕扣型電池型號，除非有絕對充分的理由必須使用其他電池。這不僅幫自己一個忙，您的供應鏈也會輕鬆許多，顧客也會很滿意。還有一點同樣重要，顧客也不會因為產品設計無緣無故地帶來煩惱，讓生活更複雜，而對所有工程師動怒。