ボタン電池

ボタン電池、時計用電池、コイン電池は、単一の電気化学セルでできた小型電池で、通常、直径5 ～ 25 mm (0.197 ～ 0.984 インチ)、高さ 1 ～ 6 mm (0.039 ～ 0.236 インチ) のボタンに似た円筒形をしています。通常、ステンレス鋼がセルの底部本体と正極端子を形成し、それから絶縁された金属製の上部キャップが負極端子を形成します。

ボタン電池は、腕時計や電卓などの小型携帯電子機器の電源として使用されます。より幅広い種類は通常、コイン電池と呼ばれます。ボタン電池を使用する機器は通常、長寿命の電池を中心に設計されており、腕時計で連続使用した場合、通常は 1 年以上持続します。ほとんどのボタン電池は自己放電が少なく、使用しなくても長期間充電が保持されます。補聴器などの比較的高出力の機器では、一定の大きさに対してはるかに高い容量を持つ亜鉛空気電池が使用されることがありますが、使用しなくても数週間で乾いてしまいます。^{[引用が必要]}

ボタン電池は通常使い捨ての一次電池ですが、充電可能な二次電池もあります。一般的な陽極材料は亜鉛またはリチウムです。一般的な陰極材料は二酸化マンガン、酸化銀、一フッ化炭素、 酸化銅、または空気中の酸素です。 ^[要出典] 酸化第二水銀ボタン電池は以前は一般的でしたが、水銀の毒性と環境への 影響のため、現在は入手できません。

ボタン電池は幼児にとって危険であり、飲み込むと重度の火傷や重大な傷害、あるいは死亡を引き起こす可能性があります。^[1] デュラセルは、電池に苦味コーティングを施すことでこの問題を軽減しようとしました。^[2]

同じサイズで作られた異なる化学組成のセルは機械的に交換可能です。しかし、組成は耐用年数と電圧安定性に影響を与える可能性があります。間違ったセルを使用すると、寿命が短くなったり、動作が不適切になったりする可能性があります (たとえば、カメラの光量測定には安定した電圧が必要なので、通常は銀色のセルが指定されます)。同じタイプ、サイズ、容量の異なるセルが異なる電解質を使用することで異なる負荷に最適化される場合もあります。そのため、比較的高い電流を供給する場合、一方のセルの耐用年数が他方のセルよりも長くなることがあります。^[要出典]

アルカリ電池は他のタイプと同じボタンサイズで作られていますが、通常、より高価な酸化銀電池やリチウム電池に比べて容量が少なく、電圧が安定していません。^[3]

銀電池の出力電圧は、寿命が尽きると突然低下するまでは安定している場合があります。これは個々のタイプによって異なります。あるメーカー ( Energizer ) は、357-303、357-303H、EPX76 という同じサイズの 3 つの酸化銀電池を販売しています。容量は 150 mAh から 200  mAhで、電圧特性は徐々に低下するものからほぼ一定なものまでさまざまです。また、オンデマンドの高パルスによる連続低ドレイン用と記載されているものもあれば、写真用と記載されているものもあります。^{[引用が必要]}

水銀電池も安定した電圧を供給しますが、毒性と環境への影響のため多くの国で禁止されています。^[要出典]

空気亜鉛電池は空気を脱分極剤として使用し、大気中の空気を取り込むため、他のタイプよりもはるかに高い容量を持っています。セルには気密シールが付いていますが、使用前に取り外す必要があります。その後、使用の有無にかかわらず、数週間で乾燥します。^{[引用が必要]}

比較のために、直径11.6mm、高さ5.4mmのセルの特性が2009年に次のように記載されています。^[4]

• 銀：容量200mAh、終点0.9V、内部抵抗5～15Ω、重量2.3g
• アルカリ（二酸化マンガン）：150mAh（0.9）、3～9Ω、2.4g
• 水銀: 200 mAh、2.6 g
• 亜鉛空気: 620 mAh、1.9 g

メーカーの製品群^[4]のデータシートを調べると、容量の低い銀タイプの 1 つと同等の容量を持つ高容量アルカリ電池や、特定のアルカリ電池の 2 倍の容量を持つ特定の銀電池が記載されている場合があります。電源装置が正常に動作するために比較的高い電圧 (たとえば 1.3 V) が必要な場合は、フラット放電特性を持つ銀電池の方が、アルカリ電池よりもはるかに長く使用できます (エンドポイントが 0.9 V の mAh で指定されている容量が同じであっても)。メーカーが供給した元の電池を交換した後、デバイスが電池を「消耗」しているように見える場合は、デバイスの要件と交換用電池の特性を確認すると役立つ場合があります。特にデジタル ノギスの場合、動作に少なくとも 1.25 V を必要とするものもあれば、1.38 V を必要とするものもあります。 ^{[5] [6]}

同じサイズのアルカリ電池、酸化銀電池、水銀電池は、どのデバイスでも機械的に交換可能ですが、電圧は適切でも特性が不適切な電池を使用すると、電池寿命が短くなったり、機器が動作しなくなったりすることがあります。一般的なリチウム一次電池は、端子電圧が約 3 ボルトで、1.5 ボルトの電池と交換可能なサイズではありません。機器の設計電圧よりも大幅に高い電圧の電池を使用すると、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。

国際規格 IEC 60086-3 は、「時計用電池」の英数字コード体系を定義しています。メーカーは独自の命名体系を持っていることがよくあります。たとえば、IEC 規格で LR1154 と呼ばれる電池は、メーカーによって AG13、LR44、357、A76 などの名前で呼ばれます。IEC 規格やその他の規格では、ケース サイズをエンコードして、コードの数字部分がケース サイズによって一意に決定されますが、他のコードではサイズを直接エンコードしません。

IEC 規格に準拠した電池の例としては、CR2032、SR516、LR1154 などがあり、文字と数字は次の特性を示します。

IEC 標準システムの最初の文字は、バッテリーの化学組成を識別し、公称電圧も示します。

安定した電圧が寿命末期に急激に低下するタイプ (崖の上の電圧対時間のグラフ) の場合、終点電圧は「崖の端」の値であり、その後電圧は極めて急速に低下します。徐々に電圧が低下するタイプ (崖の端のない傾斜グラフ) の場合、終点は、それ以上放電するとバッテリーが損傷し、場合によってはバッテリーが電力を供給しているデバイスも損傷する電圧であり、通常は 1.0 または 0.9 V です。

一般名は、一意に説明するものではなく慣例的なものです。たとえば、銀（酸化物）セルにはアルカリ電解質が使用されています。

L、S、Cタイプのセルは、現在、クオーツ時計、電卓、小型PDAデバイス、コンピューターの時計、点滅ライトで最も一般的に使用されているタイプです。小型の亜鉛空気電池( Pタイプ) は、補聴器や医療機器に使用されています。IEC システムでは、大型セルに化学システムの接頭辞が付かない場合があり、亜鉛炭素電池であることを示します。このようなタイプはボタン セル形式では利用できません。

2 番目の文字R は、円形 (円筒形) であることを示します。

この規格では一次電池についてのみ規定されています。同じケースサイズで製造された充電式電池には、IEC 規格で指定されていない別の接頭辞が付けられます。たとえば、一部のMLおよびLiRボタン電池は、充電式リチウム技術を使用しています。

充電式電池の場合、IECの接頭辞は次の通りです: ^[7]

• H - 水性電解液を含む合金ニッケル酸化物、1.2V
• K - 水性電解液を含むカドミウムニッケル酸化物、1.2V
• PB - 硫酸電解液を含む二酸化鉛、2V
• IC - 有機電解質入りリチウムコバルト酸化物、3.8V
• IN - 有機電解質を含むリチウムニッケル酸化物、3.8V
• IM - 有機電解質を含むリチウムマンガン酸化物、3.8V

標準名を使用したボタン電池のパッケージ サイズは、標準ケース サイズを表す 2 桁のコード、またはセルの直径と高さを表す 3 桁または 4 桁のコードで示されます。最初の 1 桁または 2 桁は、電池の外径をミリメートル単位で切り捨ててエンコードします。正確な直径は標準で指定されており、あいまいさはありません。たとえば、先頭に9が付くセルの直径は 9.5 mm で、9.0 から 9.9 の間の他の値は使用されません。最後の 2 桁は、全体の高さを 10 分の 1 ミリメートル単位で表したものです。

例:

• CR2032: リチウム、直径20 mm、高さ3.2 mm、220 mAh
• CR2032H; リチウム、直径20 mm、高さ3.2 mm、240 mAh
• CR2025: リチウム、直径20 mm、高さ2.5 mm、170 mAh
• SR516: シルバー、直径5.8 mm、高さ1.6 mm
• LR1154/SR1154: アルカリ/銀、直径11.6 mm、高さ5.4 mm。このサイズには2桁のコードLR44/SR44がよく使用されます。

一部のコイン型電池、特にリチウム電池は、デバイスの構成情報用のメモリに電力を供給するなど、恒久的に設置するためのはんだ付けタブで作られています。完全な命名法には、特別な端子配置を示す接頭辞と接尾辞があります。たとえば、プラグインとはんだ付けのCR2032、CR2330に加えてプラグインとはんだ付けのBR2330が3つあり、2032、2330、その他のサイズの充電式電池が多数あります。^[8]

パッケージ コードの後に​​、使用される電解液を示すために、オプションで次の追加文字がタイプ指定に表示される場合があります。

• P:水酸化カリウム電解質
• S:水酸化ナトリウム電解質
• 文字なし：有機電解質
• SW: ライト、アラーム、クロノグラフ機能のないクォーツ時計（アナログまたはデジタル）用の低消費電力タイプ
• ^{W:すべてのクオーツ時計、電卓、カメラ用の高放電タイプ。この電池は時計用電池の国際規格IEC 60086-3 [9]}のすべての要件に準拠しています。

前のセクションで説明したタイプコードとは別に、時計用電池には以下のマークも付けられます。

• 製造者または供給者の名称または商標。
• 極性（+）
• 製造日。

多くの場合、2 文字のコード (バッテリーの側面に記載されている場合もあります) で、最初の文字は製造元を識別し、2 番目の文字は製造年を表します。例:

• YN (N はアルファベットの 14 番目の文字) は、セルが 2014 年に製造されたことを示します。

普遍的な基準は存在しません。

製造日は、年号の最後の桁に月を示す数字または文字を続けて省略できます。O、Y、Z はそれぞれ 10 月、11 月、12 月を表します (例: 01 = 2010 年または 2000 年 1 月、9Y = 2019 年または 2009 年 11 月)。

一部のメーカーが使用するコードは、AG（アルカリ）またはSG（銀）の後に数字が続きます。

銀の化学記号 Agに詳しい人にとっては、AG セルは銀であると誤って示唆されるかもしれません。

使い捨て（一回使用）ボタン電池のほかに、同じサイズの充電式電池も多数用意されていますが、容量は使い捨て電池よりも低くなります。使い捨て電池と充電式電池は、ホルダーに収まるように、または半田タグを使用して永久接続するように製造されています。電池ホルダー付きの機器では、電圧が適合していれば、使い捨て電池または充電式電池を使用できます。

小型充電式電池（コイン型または他の形状）の典型的な用途は、停電時に通常は常時主電源から電力を供給される機器の設定をバックアップすることです。たとえば、多くのセントラルヒーティングコントローラーは、動作時間などの情報を揮発性メモリに保存しますが、停電時には失われます。このようなシステムには、ホルダーに入った使い捨て電池（電流消費が非常に少なく寿命が長い）またははんだ付けされた充電式電池のいずれかのバックアップ電池が含まれているのが一般的です。^[10]

充電可能なNiCdボタン電池は、古いコンピュータのバックアップ バッテリーのコンポーネントとしてよく使用されていました。その後の機器では、寿命が数年になる充電不可能なリチウム ボタン電池が使用されています。

充電式電池は通常、異なる文字で同じ寸法ベースの数字コードを持ちます。したがって、CR2032 は使い捨て電池ですが、ML2032、VL2032、および LIR2032 は、はんだタグが取り付けられていない場合は同じホルダーに収まる充電式電池です。使い捨て電池を充電式電池用のホルダーに取り付けることは、危険ではありますが、機械的に可能です。このような場合、ホルダーはサービス担当者のみがアクセスできる機器の部分に取り付けられます。

ボタン電池は小さな子供にとって魅力的であり、口に入れて飲み込む可能性があります。飲み込んだ電池は内臓に重大な損傷を引き起こす可能性があります。電池は粘液や唾液などの体液と反応し、人体組織を焼き切るほどの強力なアルカリを放出する回路を形成します。^{[12] [13]}

飲み込んだ電池は食道の内壁に損傷を与え、2時間以内に食道の内壁に穴を開ける可能性がある。^[12]重症の場合、損傷により食道と気管の間に通路ができる可能性がある。飲み込んだボタン電池は声帯を損傷する可能性がある。大動脈を含む胸部の血管を焼き切ることさえある。^[12]米国では、2002年から2021年の間にボタン電池の摂取による小児の死亡が44件報告されている。^[13]

人口270万人のイングランド、グレーター・マンチェスターでは、2014年10月までの18か月間に、生後12か月から6歳までの乳幼児2人が死亡し、5人が生涯にわたる重傷を負った。米国では、ボタン電池の誤飲による小児の死亡例が年間平均3,000件以上報告されている。重篤で致命的な結果となる割合が増加している。^[14]直径20mm以上のコイン型電池は、たとえ消耗して無傷であっても、最も重篤な傷害を引き起こす。^{[14] [15]}ニュージーランドのオークランドでは、2018年現在、入院が必要となるケースが年間約20件ある。^[16]

2020年、デュラセルは、子供が摂取しないように、リチウムボタン電池の一部を苦味化合物でコーティングしていると発表した。 ^[17]別の解決策は、問題のある電池（主に20mmリチウム電池）をサプライチェーンから外す（または訴訟を起こす）ことである。 ^[18]

ボタン電池を飲み込むリスクが最も高いのは、5歳以下の子供です。^[18]オーストラリアで起きた3人の子供の死亡事故では、いずれのケースでも、i) 飲み込むところを目撃されていなかった、ii) 電池の出所が不明である、iii) 最初の誤診により適切な処置が遅れた、iv) 診断はX線検査で確認された、v) いずれのケースでも電池が子供の食道に留まっていた、vi) 問題の電池は20mmのリチウム電池であった、vii) 死亡は飲み込んでから19日から3週間後に起こった、ということが明らかになっています。^[18]ボタン電池の飲み込みによる症状は誤診され、命に別状のない一般的な小児疾患とみなされる可能性があります。

一部のボタン電池には有毒な水銀やカドミウムが含まれています。2013年初頭、欧州議会環境委員会は、ボタン電池やその他の電池など、水銀を含むさまざまな製品の輸出入を2020年から禁止することを決議しました。^{[19] [20]}

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ウィキメディア・コモンズには、ボタン電池に関連するメディアがあります。

• コイン電池参照表
• 時計用電池相互参照表
• 「IEC 60086-2 一次電池 – パート 2: 物理的および電気的仕様」(PDF)。2013 年 11 月 2 日にオリジナル(PDF)からアーカイブされました。（放電特性を含む）
• 「欧州議会及び理事会の指令 2006/66/EC」。 (407 KB) 2006 年 9 月 6 日 (電池のリサイクルと廃棄について)