ボタン電池
ボタン電池、時計用電池、またはコイン電池は、単一の電気化学セルからなる小型電池で、通常、直径5～25mm（0.197～0.984インチ）、高さ1～6mm（0.039～0.236インチ）の円筒形で、ボタンに似ています。通常、ステンレス鋼が電池の底部と正極端子を形成し、そこ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、 ポケット電卓、リモコンキーフォブなどの小型携帯電子機器の電源として使用されます。より小型の電池は、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、長寿命の電池を採用しており、腕時計で連続使用した場合、通常1年以上の寿命があります。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状態を保ちます。
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。一般的な材料としては、亜鉛、リチウム、二酸化マンガン、酸化銀などがあります。かつては酸化第二水銀ボタン電池が一般的でしたが、水銀の毒性と環境への 影響により、現在では入手できなくなっています。
ボタン電池は小さな子供にとって危険です。飲み込むと重度の火傷を負い、重傷や死亡につながる可能性があります。[1] デュラセルは、電池に苦味のあるコーティングを施すことで、この問題を軽減しようと試みています。 [2]
細胞化学の特性
同じサイズで製造された異なる化学組成のセルは、機械的に互換性があります。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。不適切なセルを使用すると、寿命が短くなったり、動作が不安定になったりする可能性があります（例えば、カメラの露出計には安定した電圧が必要なため、通常は銀セルが指定されます）。同じタイプ、サイズ、容量の異なるセルでも、異なる電解質を使用することで異なる負荷に合わせて最適化されている場合があり、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種類の電池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]
銀電池は、寿命末期に急激に低下するまでは出力電圧が安定している場合があります。これは電池の種類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種類の酸化銀電池を販売しています。容量は150～200mAh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様々です。また、用途としては、連続低消費電流で高パルス出力を要求される用途や、写真用途などと記載されているものもあります。[要出典]
水銀電池も安定した電圧を供給しますが、その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。
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、他の種類の電池よりもはるかに高い容量を誇ります。セルは気密シールで覆われていますが、使用前にシールを外す必要があります。使用の有無にかかわらず、数週間で乾燥してしまいます。[要出典]
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した。[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）：150 mAh（0.9）、3～9 Ω、2.4 g
- 水銀：200mAh、2.6g
- 亜鉛空気電池：620 mAh、1.9 g
メーカーの製品ラインナップ[4]のデータシートを見ると、低容量の銀電池と同等の容量を持つ大容量アルカリ電池や、特定のアルカリ電池の2倍の容量を持つ銀電池が記載されている場合があります。駆動機器が正常に動作するために比較的高い電圧（例えば1.3V）を必要とする場合、フラット放電特性を持つ銀電池は、たとえ終点0.9VまでのmAh単位の容量が同じであっても、アルカリ電池よりもはるかに長く使用できます。メーカーが供給した元の電池を交換した後、機器が電池を「消耗」しているように見える場合は、機器の要件と交換用電池の特性を確認することが有効です。特にデジタルノギスの場合、動作に少なくとも1.25Vを必要とするものもあれば、1.38V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、どの機器でも機械的に互換性がある場合がありますが、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可能性があります。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ボルトの電池と互換性のあるサイズで製造されていません。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。
型式指定
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つ場合が多く、例えば、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など様々な名称で呼ばれています。IEC規格をはじめとするいくつかの規格では、ケースサイズをコード化し、コードの数字部分はケースサイズによって一意に決定されます。一方、他の規格ではサイズを直接コード化しません。
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。
電気化学システム
IEC 規格システムの最初の文字は、バッテリーの化学組成を示し、公称電圧も示します。
| 文字 コード | 通称 | 正極 | 電解質 | 負極 | 公称 電圧（V） | エンドポイント 電圧（V） | 最大 電圧（V） | コメント |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | 亜鉛炭素 | 二酸化マンガン | 塩化亜鉛 | 亜鉛 | 1.5 | ? | 1.72 | |
| L | アルカリ | 二酸化マンガン | アルカリ | 亜鉛 | 1.5 | 1.0 | 1.65 | 亜鉛炭素よりもはるかに高い容量。 |
| S | 銀 | 酸化銀 | アルカリ | 亜鉛 | 1.55 | 1.2 | 1.63 | SRはAGと同義です。Lよりも放電曲線が平坦です。公称容量はわずかに高いですが、カットオフ電圧の高いデバイス（例：デジタルノギス）では実効容量が大幅に高くなります。 |
| P | 亜鉛空気 | 酸素 | アルカリ | 亜鉛 | 1.4 | 1.2 | 1.68 | 高容量。通気口のシールを外すと作動します。電解液が乾燥する可能性があります。 |
| C | リチウム | 二酸化マンガン | オーガニック | リチウム | 3 | 2.0 | 3.7 | 非常に一般的です。放電に伴って電圧が徐々に低下します。 |
| B | 一フッ化炭素 | オーガニック | リチウム | 3 | 2.0 | 3.7 | C に似ていますが、高温でもパフォーマンスが向上し、自己放電が少なくなります。初期電圧が低く、放電曲線が平坦になります。 | |
| G | 酸化銅 | オーガニック | リチウム | 1.5 | 1.2 | 2.3 | ||
| Z | オキシ水酸化ニッケル | 二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケル | アルカリ | 亜鉛 | 1.5 | ? | ||
| E | 塩化チオニル | 塩化チオニル | オーガニック | リチウム | 3.6 | ? | 3.9 | |
| F | 硫化鉄 | 二硫化鉄 | オーガニック | リチウム | 1.5 | ? | 1.83 | 低温、高容量 |
| M、N（撤回） | 水銀 | 酸化水銀 | アルカリ | 亜鉛 | 1.35/1.40 | 1.1 | ? |
安定した電圧が寿命末期に急激に低下するタイプ（電圧対時間グラフが崖型）の場合、終止電圧は「崖の端」における値であり、その後電圧は極めて急速に低下します。電圧が徐々に低下するタイプ（崖の端のない傾斜型グラフ）の場合、終止電圧は、それ以上放電するとバッテリー、さらにはバッテリーが電力を供給している機器に損傷を与える可能性のある電圧であり、通常は1.0Vまたは0.9Vです。
一般的な名前は、一意に説明するものではなく慣習的なものです。たとえば、銀（酸化物）セルにはアルカリ性の電解質が使用されています。
L型、S型、C型の電池は、現在、クォーツ時計、電卓、小型PDAデバイス、コンピューター用時計、点滅灯などに最も一般的に使用されています。小型の空気亜鉛電池（P型）は、補聴器や医療機器に使用されています。IEC規格では、大型の電池には化学組成を示す接頭辞が付かない場合があり、これは亜鉛炭素電池であることを示しています。このような電池はボタン電池として販売されていません。
2 番目の文字Rは、円形 (円筒形) であることを示します。
この規格は一次電池のみを対象としています。同じケースサイズで製造された充電式電池には、IEC規格では規定されていない異なる接頭辞が付けられます。例えば、一部のMLおよびLiRボタン電池は、充電式リチウム技術を採用しています。
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
| 接頭辞 | 充電式 | 化学 | 公称電圧（V） | コメント |
|---|---|---|---|---|
| LPM、LiR、RJD、RCR | はい | リチウムイオン | 3.7 | 「充電式CR」と呼ばれることもあります。CRよりも高い電圧は、直接交換用として使用すると損傷を引き起こす可能性がありますが、直列ダイオードまたはレギュレータで下げることができます。 |
| ML | はい | マンガン酸リチウム | 3 | 「マンガン」; -20～+60 °C、2.8～3.2V充電; 長期メモリ/ RTCバックアップによく使用される; 2.5Vで安定 |
| MS | はい | LiMnSi | 3 | 「マンガンシリコン」; -20～+60 °C、2.8～3.3V充電; VLやMLよりも優れた充放電特性; メモリ/RTCバックアップによく使用される |
| VL | はい | LiV2O5 | 3 | 「バナジウム」、例：VL1220、VL2020、VL2330、VL3032; -20～+60 °C、3.25～3.55V充電; 負荷時の電圧降下が低い |
| CTL | はい | コティリ | 2.3 | 「コバルトチタン」; -20～+60 °C、2.5～2.7V充電; ソーラー時計で一般的で、「時計コンデンサ」と呼ばれることもあります |
| MT | はい | リムンティ | 1.5 | 「マンガンチタン」; -10～+60℃、1.8～2.6V充電 |
| V、MH | はい | ニッケル水素 | 1.2 | 1.5V未満の電圧でも問題ない場合はLR/SRセルを交換できます |
| TL | いいえ | LiSOCl2 | 3.6 | 「塩化チオニル」; 低温用 |
パッケージサイズ
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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桁のコードで表されます。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表し、端数を切り捨てて表します。正確な直径は規格で規定されており、曖昧さはありません。例えば、9.0から9.9の間には他の値が使用されないため、セルの直径は9.5mmです。最後の2桁は、10分の1ミリメートル単位で表した全体の高さです。
| 番号 コード | 公称 直径（mm） | 許容差（mm） |
|---|---|---|
| 4 | 4.8 | ±0.15 |
| 5 | 5.8 | ±0.15 |
| 6 | 6.8 | ±0.15 |
| 7 | 7.9 | ±0.15 |
| 9 | 9.5 | ±0.15 |
| 10 | 10.0 | ±0.20 |
| 11 | 11.6 | ±0.20 |
| 12 | 12.5 | ±0.25 |
| 16 | 16.0 | ±0.25 |
| 20 | 20.0 | ±0.25 |
| 23 | 23.0 | ±0.50 |
| 24 | 24.5 | ±0.50 |
| 44 | 11.6 | ±0.20 |
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: 銀、直径5.8 mm、高さ1.6 mm
- LR1154/SR1154：アルカリ乾電池/銀乾電池、直径11.6mm、高さ5.4mm。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、デバイスの設定情報用メモリへの電源供給など、恒久的な設置のためにはんだ付けタブで作られています。完全な名称には、特殊な端子配置を示す接頭辞と接尾辞が付きます。例えば、CR2032にはプラグイン式とはんだ付け式の2種類があり、CR2330に加えてBR2330にはプラグイン式とはんだ付け式の3種類があり、2032、2330、その他のサイズの充電式電池も多数あります。[8]
文字接尾辞
パッケージ コードの後に、使用される電解液を示す次の追加文字がオプションで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：クォーツ時計、電卓、カメラ用の高放電タイプ。この電池は、時計用電池に関する国際規格IEC 60086-3 [9]のすべての要件を満たしています。
その他のパッケージ表示
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。
- 製造業者または供給業者の名称または商標。
- 極性（+）
- 製造日。
日付コード
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、2番目の文字は製造年を表します。例：
- YN (文字 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。
普遍的な標準は存在しません。
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)。
共通メーカーコード
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）の後に数字が続く。
| Gコード | IECコード |
|---|---|
| xG0 | 521 |
| xG1 | 621 |
| xG2 | 726 |
| xG3 | 736 |
| xG4 | 626 |
| xG5 | 754 |
| xG6 | 920または921 |
| xG7 | 926または927 |
| xG8 | 1120または1121 |
| xG9 | 936 |
| xG10 | 1130または1131 |
| xG11 | 721 |
| xG12 | 1142 |
| xG13 | 1154 |
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。
充電式タイプ
使い捨て（単回使用）ボタン電池に加え、同じサイズの充電式電池も多数販売されています。これらの電池は、使い捨て電池よりも容量が低くなっています。使い捨て電池と充電式電池は、ホルダーに収まるように、またははんだ付けタグを使用して恒久的に接続できるように製造されています。電池ホルダーを備えた機器では、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。
小型の充電式電池（コイン型など）の典型的な用途は、通常は常時主電源から電力供給されている機器の設定情報を、停電時にバックアップすることです。例えば、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ていますが、停電時には失われてしまいます。このようなシステムには、ホルダーに収納された使い捨て電池（消費電流が非常に少なく長寿命）か、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搭載さ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、寸法に基づいた同じ数字コードに異なる文字が付けられています。例えば、CR2032は使い捨て電池ですが、ML2032、VL2032、LIR2032は、はんだタグが付いていない限り、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、機械的には可能です。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品に取り付けられます。
健康問題
誤飲
ボタン電池は小さな子供にとって魅力的であり、口に入れて飲み込んでしまう可能性があります。飲み込んだ電池は内臓に重大な損傷を与える可能性があります。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]
電池を飲み込むと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ことがあります。[12]重症の場合、食道と気管の間に貫通孔が生じることがあります。ボタン電池を飲み込むと声帯が損傷することもあります。大動脈を含む胸部の血管を焼き切ることさえあります。 [ 12]アメリカ合衆国では、2002年から2021年の間にボタン電池の飲み込みによる小児の死亡が44件報告されています。[13]飲み込んだ場合は、まず蜂蜜またはスクラルファートで応急処置を行い、その後内視鏡による除去が根治的治療となります。[14]
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ヶ月間に、生後12ヶ月から6歳までの乳幼児2人が死亡し、5人が重篤な外傷を負いました。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ます。重篤な結果や死亡に至る割合は増加傾向にあります。 [15]直径20mm以上のコイン型電池は、たとえ使用済みであっても無傷であっても、最も深刻な外傷を引き起こします。[15] [16]ニュージーランド、オークランドでは、2018年現在、年間約20件の入院が必要な症例が発生しています。[17]
2020年、デュラセルは、子供が誤って摂取しないように、一部のリチウムボタン電池に苦味化合物をコーティングすると発表した。 [18]代替的な解決策としては、問題となっている電池（主に20mmリチウム電池）をサプライチェーンから外す設計（または訴訟）が考えられる。 [19]
ボタン電池の摂取リスクが最も高いのは5歳以下の子供です。[19]オーストラリアで起きた3人の子供の死亡事故では、いずれのケースも次のことが明らかになっています。i) 摂取を目撃されていない、ii) 電池の出所が不明である、iii) 最初の誤診により適切な介入が遅れた、iv) 診断がX線検査で確定した、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) 死亡は摂取後19日から3週間後に発生した。[19]ボタン電池の摂取で現れる症状は誤診され、生命を脅かすこと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。
水銀とカドミウム
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、水銀を含む製品の輸出入を2020年から禁止する法案を可決しました。[20] [21]
参照
参考文献
- ^ 「ボタン電池が子供の喉にどんな影響を与えるか見てみよう」BBCニュースオンライン、2016年9月22日。2016年9月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「デュラセルはコイン型電池の味を意図的に悪くしている」PCMag、2020年9月30日。 2022年2月17日閲覧。
- ^ アルカリボタン電池。amazon.co.uk。Hyundaiの名が記されたカードには、中国製の5サイズのボタン電池30個が入っています。アルカリ電池であることは明記されていますが、時計や電卓などの絵が描かれており、英国では約1ポンドから4ポンドで販売されています。
- ^ ab エナジャイザーのウェブサイト 2009年8月28日アーカイブWayback Machine、さまざまな化学組成の多くの電池のデータシート付き
- ^ デジタルノギス用ボタン電池の購入 Archived 2010-07-27 at the Wayback Machine . Truetex.com. 2015年11月8日閲覧。
- ^ Caliper Battery Life Archived 2010-06-21 at the Wayback Machine . Davehylands.com. 2015年11月8日閲覧。
- ^ 電池の規格とサイズ（2005年）。携帯機器用電池、29～32ページ。doi:10.1016/b978-044451672-5/50003-x
- ^ パナソニックCR電池データページ（Wayback Machineに2013年7月2日アーカイブ）には、プラグイン式、水平・垂直はんだ付け式の電池が多数掲載されています。同サイトには、様々な化学組成の充電式セルが掲載されており、サイズやオプションは、同じサイズコードの使い捨て電池と同じであるため、機械的に互換性がありますが、故障や損傷のリスクを伴います。
- ^ IEC 60086-3 時計用電池規格（廃止）Wayback Machineに2013年6月27日アーカイブ。（PDF）スコープ／プレビューのみ。2015年11月8日閲覧。
- ^ 主電源式煙感知器のデータシート。使い捨て電池または充電式UL2330ボタン電池でバックアップ可能なモデルあり。2013年8月5日アーカイブ。Wayback Machine。Kiddefirex.co.uk (2015年10月1日)。2015年11月8日閲覧。
- ^ 「第9条：表示および包装」IEC 60086-4:2019 一次電池 - パート4：リチウム電池の安全性（PDF）ジュネーブ：IEC。ISBN 978-2-8322-6808-7。
- ^ abc 「ボタン電池 – 安全に使用する方法」グレート・オーモンド・ストリート病院. グレート・オーモンド・ストリート小児病院. 2018年10月. 2019年10月19日閲覧。
- ^ ab Paull, John (2022)「サイレントナーサリー：ボタン電池による小児死亡事故 - 外部性から陳腐化への長い道のり」、国際臨床実験医学研究ジャーナル、6 (3): 301–308。
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- ^ 「EUバッテリー指令（2006/66/EC）概要」（PDF）2009年12月8日. Eveready Battery Company, Inc. 2012年7月10日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2013年6月20日閲覧。148 KB
- ^ 「指令2006/66/ECを改正する指令2013/56/EU」2016年3月4日アーカイブ、欧州議会および理事会、2013年11月20日、2015年4月7日閲覧。
出典
外部リンク
- コイン電池の参照表
- 時計用電池相互参照表
- 「IEC 60086-2 一次電池 – パート2：物理的及び電気的仕様」（PDF）。2013年11月2日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。（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）
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