Proliferación de baterías tipo botón y tipo moneda: ¿Necesidad o diseño deficiente?

Las baterías tipo botón y tipo moneda son fuentes de energía básica y primaria (no recargable) muy utilizadas en muchos productos electrónicos en gran medida portátiles, así como también en dispositivos industriales de monitoreo del internet de las cosas (IoT) ubicados de forma remota. Con la proliferación de diseños de alimentación ultra baja, estas baterías pueden proporcionar energía durante meses e incluso años, lo cual es bastante sorprendente. Pero tan solo espere hasta que necesite reemplazar una, y ahí es donde la "diversión" (traducción: irritación y frustración) a veces comienza.

¿Por qué? Porque, con suerte, la batería que necesita es una batería estándar y ampliamente disponible. Si bien a menudo ese es el caso, no siempre es lo que sucede. Las baterías tipo botón y tipo moneda vienen en cientos de tamaños (combinaciones de diámetro y grosor) y con varias químicas básicas (como óxido de plata o litio), voltajes nominales y valores nominales de capacitancia de miliamperios por hora (mAh). Algunas de sus dimensiones difieren solo en una fracción de milímetro entre los modelos, pero eso es suficiente para que el reemplazo no se ajuste correctamente o no funcione de manera confiable.

En un mundo ideal, el ingeniero de diseño asignaría una cierta cantidad de espacio para la batería al comienzo de la fase de diseño, elegiría un modelo bastante común con las clasificaciones de voltaje y valor nominal de capacitancia correctas, se aseguraría de que el diseño final tuviera el espacio físico necesario y se ajustara al presupuesto de energía a medida que avanzaba el diseño. Pero la ingeniería es el arte de transformar los objetivos en realidad mediante compensaciones y arreglos, y a veces suceden "cosas" inesperadas en el diseño que requieren que se modifique el plan original, a pesar de que se haya hecho de buena fe.

Hace varios años, hablé con el diseñador de un producto de consumo que yo tenía, el cual usaba una batería tipo moneda que era difícil de encontrar. Le pregunté directamente: “¿Por qué hizo eso?" Su respuesta fue simple (aquí estoy parafraseando, por supuesto): “Cuando nos acercamos al factor de forma final del diseño, nos dimos cuenta de que no habíamos dejado suficiente espacio para la batería que queríamos usar inicialmente. Lo más fácil era encontrar una batería con las especificaciones correctas de voltaje/capacidad pero que fuera un poco más pequeña”. Agregó que se trataba de un pedido especial, un elemento de terminal más larga en su BOM, pero que estaba bien, ya que todavía tenían herramientas de producto final por hacer de todos modos. En resumen, los compradores de este producto fueron dejados de lado cuando se tomó la decisión, lo siento.

Verificar esos números de batería

A veces, el número de batería es uno que tiene múltiples referencias cruzadas y eso se suma al desafío para el reemplazo. Algunas de estas referencias cruzadas son exactas, mientras que otras son aproximadas y difieren en la química o la capacidad de mAh, pero seguirán funcionando, al menos por un tiempo.

Aun así, conocer el nombre y el número de la batería puede no ser suficiente. Tengo un pequeño llavero con luz de regalo de promoción que necesitaba una batería nueva (Figura 1). Claro que probablemente no valga la pena el costo de reemplazo de la batería (ya que era gratis, no me puedo quejar). Aun así, como ingeniero, me sentí obligado a ver al menos si había un reemplazo disponible y a qué costo.

Figura 1: Este llavero de LED gratuito me dejó muy en claro que las baterías tipo moneda poco comunes pueden ser un gran desafío cuando se necesita un reemplazo. (Fuente de la imagen: Bill Schweber)

Imaginé que sería fácil, ya que la batería tenía claramente una estampa del nombre de un proveedor (Lumatec) en la caja, un número de modelo (AR18) y un voltaje (4.5 voltios) (Figura 2). Qué considerados. Nótese que, como ejemplo de ahorro de costos extremo, un cable LED simplemente se conecta a la batería mediante cinta adhesiva, lo cual se puede considerar como un brillante diseño minimalista o como una ingeniería descuidada, o tal vez ambos al mismo tiempo.

Figura 2: Una mirada más de cerca mostró las buenas noticias: la batería tiene un nombre de proveedor, número de modelo e incluso el voltaje nominal claramente marcado; nótese el uso de la cinta adhesiva para conectar el cable LED a la batería. (Fuente de la imagen: Bill Schweber)

Busqué en línea y no pude encontrar este nombre de proveedor o número de batería, así que di un paso adelante: Medí la batería (Figura 3) y descubrí que el diámetro de la caja era de 23 milímetros (mm) más un borde que hacía que el diámetro total fuera de 25 mm y de un grosor de 6.5 mm. Luego busqué, sin éxito, varios sitios de proveedores de baterías tipo moneda en busca de baterías de 4.5 voltios con esas dimensiones. Finalmente, me di cuenta de que había perdido bastante tiempo y necesitaba avanzar antes de que la obsesión tomara el control.

Figura 3: Llevé mi búsqueda al siguiente nivel al medir las distintas dimensiones de la batería, como un primer paso lógico en mi búsqueda del reemplazo en línea. (Fuente de la imagen: Bill Schweber)

Mi experiencia es que hay alrededor de cinco a diez baterías tipo moneda y botón que representan la mayoría de los dispositivos que he usado y para los cuales se pueden comprar adicionales en las tiendas locales. También están ampliamente disponibles a través de distribuidores para cantidades OEM.

Entre mis favoritos personales está el CR2032 de Panasonic. Esta batería tipo moneda de dióxido de litio-manganeso de 3 voltios, 225 mAh y 20.0 mm (Figura 4) es tan ampliamente utilizada que Digi-Key registra casi tres millones en stock.

Figura 4: La batería tipo botón CR2032 de Panasonic (izquierda) se usa mucho y también está ampliamente disponible. Sus dimensiones la hacen adecuada para muchas aplicaciones (derecha), y también tiene un considerable valor nominal de capacitancia de 225 mAh. (Fuente de las imágenes: Panasonic)

Otra que me gusta ver es 357-303VZ de Energizer Battery Company; una batería de óxido de plata de 1.55 voltios, 150 mAh y 11.6 mm. Cuento con algunos de estos tipos de baterías y algunos otros en mi stock personal, para evitar tener que salir a buscar un reemplazo tarde en la tienda local o con mal tiempo. Dada su vida útil de cinco o más años, es una posición razonable en cuanto al inventario.

Mi petición a los diseñadores es simple: quédense con los principales modelos de baterías tipo botón y tipo moneda, a menos que tengan una razón realmente convincente para no hacerlo. Se harán un favor a sí mismos, su cadena de suministro será más fácil y sus clientes finales estarán felices. Y, lo que es igual de importante, no se enojarán con los ingenieros en general por hacer algo que los irrite y les complique la vida sin razón aparente.