Baterías CR2032: aplicaciones y beneficios

La omnipresente batería CR2032 es una batería de ion de litio de tres voltios en forma de moneda. Esta clase de batería tiene un diámetro de 20 mm y un grosor de 3.1 mm, con algunas variaciones leves. Comúnmente conocida como batería CMOS o batería de moneda, las unidades de batería CR2032 se utilizan a menudo en aplicaciones de baja potencia, como alimentar el BIOS de una computadora o el reloj en tiempo real de un dispositivo en reposo.

¿De qué está hecha una batería CR2032?

CR2032 es una designación de la Comisión Internacional de Electrotécnica (IEC). La misma unidad se denomina 5004LC tanto por el American National Standards Institute (ANSI) como por la National Electronic Distributors Association (NEDA). Específicamente, la batería CR2032 es una batería de dióxido de litio y manganeso batería (LiMn02). Está compuesta por un cátodo de Mn02 y un ánodo de litio. El dispositivo está especificado para 225 miliamperios hora (mAh) y típicamente opera en un rango de temperatura de –20 ºC a +70 ºC. También existe una batería de monofluoruro de carbono-litio, la BR2032/5004LB, con parámetros similares.
 
La construcción de una batería CR2032 típica presenta una carcasa de acero inoxidable para prevenir cualquier fuga del electrolito no corrosivo. Una larga vida de almacenamiento es posible gracias a la baja tasa de autodescarga típica de las baterías LiMn02. Estas baterías pueden permanecer inactivas durante años y perder muy poca de su carga original.

La batería CR2032 se utiliza a menudo para proporcionar energía a subsistemas de muy bajo consumo como relojes en tiempo real y osciladores, que deben mantenerse operativos incluso cuando se corta la alimentación eléctrica del dispositivo en general. Además, cuando el dispositivo se enciende, la unidad debe estar específicamente diseñada para evitar consumir energía de la batería CR2032, y subsistemas como los RTC son alimentados por la fuente de alimentación principal de la unidad mientras el dispositivo esté operativo. Así, en la práctica, el dispositivo suele ser retirado del servicio por razones como obsolescencia mucho antes de que la batería CR2032 se agote.

¿Cuánto duran las baterías CR2032?

La forma más sencilla de ver la duración de la batería es observar la carga total en miliamperios-hora y dividirla por el consumo de corriente.
 
Duración de la batería = 225 miliamperios-hora/corriente
 
En una aplicación que consume constantemente 1 microamperio o menos, esto resulta en más de 10 años. Esto podría ser cierto en un caso donde la batería está alimentando la BIOS de una computadora, pero en la mayoría de los casos, la batería debe suministrar más corriente de forma continua o en pulsos.

Aquí vemos que si la batería CR2032 se encarga de proporcionar 0.5 mA (500 microamperios) de forma continua, su voltaje de salida no se deteriorará a 1.6 voltios hasta que haya proporcionado 240 mAh. Por otro lado, si debe proporcionar 3.0 mA, solo puede proporcionar 155 mAh. Por lo tanto, se puede ver que no solo la batería durará solo 0.5/3.0, o el 17 por ciento del tiempo esperado, sino que también habrá una inesperada reducción de 155/240 más allá de eso, basada en la mayor descarga. Por supuesto, si un circuito no puede funcionar por debajo de 2.0 o 2.4 voltios, la descarga adicional hace una reducción aún más pronunciada en la capacidad útil de la batería.
 
Si la batería CR2032 debe lidiar con un patrón de demanda de corriente pulsada, eso también provocará una descalificación de la cifra óptima de 225 mAh. Esto puede ser un problema significativo para dispositivos habilitados para Bluetooth. Esto puede ser un gran obstáculo, y los diseñadores deben considerar seriamente sus implicaciones.
 
Por otro lado, estas baterías CMOS resisten bastante bien las variaciones significativas de temperatura. La batería Panasonic CR-2032L/BN está disponible en Arrow Electronics. La hoja de datos de esta batería revela que este dispositivo pesa apenas 2.9 gramos, típico de una batería CR2032. Esta unidad tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -30 ºC y +60 ºC. 

El gráfico anterior muestra un consumo continuo de 190 microamperios. Se puede ver que en un amplio rango de operación de la batería, de -10 ºC a +60 ºC, la unidad durará casi la misma cantidad de tiempo antes de que el voltaje de salida disminuya de 3 V a 2 V. 

Montaje de la batería CR2032

Soldar una batería CR2032 a una PCB presenta algunos problemas porque la cantidad de calor necesaria es más de lo que la batería puede soportar. Es importante tener en cuenta que cualquier batería de ion de litio sobrecalentada representa un riesgo muy serio de explosión. Por esa razón, los fabricantes ofrecen baterías de celda de moneda con lengüetas de soldadura adjuntas, de modo que el calor no se aplique directamente a la batería.
 
La alternativa es utilizar un portabaterías, pero eso, por supuesto, implica un gasto adicional para el OEM. Por esa razón, a menos que se anticipe que la batería CR2032 necesitará ser reemplazada durante la vida útil del dispositivo que atiende, los fabricantes evitarán este paso si es práctico hacerlo.

Las 5 principales consideraciones al elegir una batería CR2032 para su próximo diseño

1) ¿Necesitará el producto terminado funcionar con muy baja potencia?

2) ¿Es probable que la batería deba ser reemplazada durante la vida útil del producto?

3) ¿Su producto tendrá requisitos de corriente continua, ocasional o pulsada de la batería?

4) ¿Usará un conector para el CR2032 o lo soldará en una PCB?

5) ¿La unidad en diseño necesita tener una capacidad de alerta o un sistema de cronometraje en operación continua, incluso cuando el resto de la unidad está en reposo?

¿Qué hay de nuevo en las pilas CR2032?

Probablemente no haya un campo en la tecnología que esté atrayendo más dinero y esfuerzo de investigación que las baterías de iones de litio, y las mejoras sin duda conducirán a baterías CR2032 que tengan mayores capacidades de potencia.