纽扣电池变型使用：必需抑或设计拙劣？

纽扣电池作为一次电池（不可充电），可充当基本电源，广泛应用于众多高度便携式电子产品以及工业物联网 (IIoT) 远程监控设备。随着超低功耗设计的飞速发展，这类电池的供电时间可长达数月甚至数年，这一点相当了得。不过，一旦您需要更换电池，有时便会发生一些“趣事”（换言之：恼怒和不满）。

为什么？因为如果您需要的是一款常用标准电池，算您走运；虽然这种情况较为常见，但也并非总是如此。纽扣电池共有数百种尺寸（直径和厚度组合），并具有各种基本化学成分（例如氧化银或锂）、标称电压和额定容量 (mAh)。某些型号的尺寸差异虽不到一毫米，但足以使替换件无法安装到位或正常工作。

在理想的情况下，设计工程师在设计初期就会为电池分配一定的空间，并选择适当额定电压和额定容量的相对常用型号，以确保最终设计的物理空间和功率预算均能满足设计所需。然而，工程学就是在将创意转变为现实的同时进行权衡取舍的艺术，有时会出现意料之外的设计“问题”，需要修改原设计，即使其初衷是优化设计。

数年前，对于我所拥有的某款消费类产品，我曾与其设计人员就该产品使用的不常用纽扣电池进行了讨论。我直奔主题问道：“你们为什么要这样做？”他的回答很简单（当然，下文为转述）：“确定最终设计的外形尺寸时，我们发现预留的空间不足以容纳最初计划使用的电池。最简单的方法就是找到电压/容量规格合适但尺寸小一点的电池。”他补充道，在他们的 BOM 中，这款电池的订单需要特殊处理，而且备货时间较长，但最终产品仍需一些时间调试，因此影响不大。简而言之，不好意思，可作出决定时，全然没人考虑过这款产品的购买者。

检查电池型号

有时，电池型号包含多个交叉参考，这就增加了更换电池的难度。在这些交叉参考中，有些比较准确，可另一些则彼此近似，只是在化学成分或容量方面略有不同。即便如此，这些电池仍能使用——至少能坚持一段时间。

然而，仅仅知道电池名称和型号仍然不够。我有一个钥匙扣小电筒，是促销赠品，需要更换新电池（图 1）。当然，更换电池或许不划算（毕竟这是免费赠品，我不能抱怨）。尽管如此，作为一名工程师，我仍觉得应该看一看是否有替换件，费用是多少。

图 1：从这款免费的 LED 钥匙扣可以明显看出，需要更换纽扣电池时，不常用型号可能是一大难题。（图片来源：Bill Schweber）

起初，我觉得这很简单，因为电池壳体上刻有供应商名称 (Lumatec)、型号 (AR18) 和电压 (4.5 V)（图 2）。真是贴心备至！请注意，这是一个节省成本的极端示例，LED 灯引线仅通过透明胶带固定到电池上。可想而知，若非极简设计，就是极其拙劣的设计——也许两者均是。

图 2：仔细观察即可发现惊喜：电池上清晰标明了供应商名称、型号，甚至标称电压；请注意，LED 灯引线仅通过透明胶带固定到电池上。（图片来源：Bill Schweber）

我上网搜索此供应商名称和电池型号，却毫无收获，因此只好采取下一步措施： 我对电池进行测量（图 3），发现壳体直径为 23 mm，加上边缘厚度，总直径为 25 mm，电池厚度为 6.5 mm。然后，我在各个纽扣电池供应商站点上搜索这一尺寸的 4.5 V 电池，仍然未果。最终，我意识到自己为此浪费了太多时间，此时就该放下执念，到此为止。

图 3：我测量了电池的各个尺寸，藉此扩大搜索范围。一般而言，这是在线搜索替换件的第一步。（图片来源：Bill Schweber）

根据我的经验，大部分设备所使用的纽扣电池无非就五到十款，您都可以在当地商店中买到。如需以 OEM 数量采购，也可通过分销商。

我个人最喜欢的产品是 Panasonic 的 CR2032。这款 3 V、225 mAh、20.0 mm 锂锰氧化物纽扣电池（图 4）应用广泛，因此 Digi-Key 的现货供应量近 300 万枚。

图 4：Panasonic 的 CR2032 纽扣电池（左）应用广泛，因此库存充足。尺寸适中，因而适合众多应用（右），225 mAh 的额定容量相当可观。（图片来源：Panasonic）

此外，我还推荐 Energizer Battery Company 的 357-303VZ，这是一款 1.55 V、150 mAh、11.6 mm 氧化银电池。我个人习惯保留一些这类电池，以免夜晚或天气不好时还得去商店购买替换电池。鉴于纽扣电池的保质期通常为五年以上，适当保留库存可谓明智。

我对设计人员的请求十分简单：请尽量使用常用规格型号的纽扣电池，除非万不得已，否则请勿另辟冷门。不仅您省心、供应商省事，最终客户也乐得开心。另一方面，人们也不会因为产品设计无端给他们徒添烦恼、使其生活复杂化，而对广大工程师心怀嗔恨。