Hay varias cosas aquí ...
Las celdas de NiMH que eligió podrían, en teoría, admitir el consumo de corriente de 2 mA durante más de 30 días basándose solo en la clasificación de mAH. Sin embargo, hay autodescarga a considerar. Este artículo de Wikipedia dice que una batería de NiMH típica perderá 5-10% de Se carga el primer día y aproximadamente otro 1% todos los días después de eso. Mi experiencia es que es cierto solo para las baterías nuevas, y las baterías más viejas se auto descargan mucho más rápido. Mi taladro inalámbrico, por ejemplo, sería inútil 6 semanas después de una carga completa cuando es nuevo, pero ahora es inútil después de solo una semana, cuando no se usa en absoluto durante ese tiempo.
Las baterías recargables de litio, sin embargo, tienen una tasa de autodescarga mucho más baja. ¡Es por eso que pronto compraré un taladro inalámbrico a base de litio!
En cuanto a su pregunta ... El problema con el uso de un diodo es que la caída de voltaje no siempre es de 0.6v. A bajas corrientes podría ser mucho menos. La hoja de datos del diodo contendrá un gráfico que muestra la caída de voltaje en comparación con la corriente. Dice 2 mA, pero lo más probable es que sea menor que 0,5 mA la mayor parte del tiempo con pulsos mayores que 4 mA (solo una suposición). Por lo tanto, cuando toma 0.5 mA, el voltaje del módulo puede ser demasiado alto.
El dispositivo ideal es un Regulador Lineal de Baja Deserción (LDO) diseñado específicamente con esto en mente. Lo siento, pero no tengo tiempo para encontrar uno ahora mismo. Pero hay LDO diseñados para funcionar con una batería. Cuando la batería es nueva, se regula de manera normal, pero a medida que Vin cae por debajo del Vout ideal, el regulador dejará de regular y el Vout básicamente igualará a Vin. ¡No todos los LDO harán esto! Si no lo dice en la hoja de datos, debe asumir que no hará esto.
Otra idea sería crear tu propio "convertidor buck de conmutación cojo". El extremo comercial del convertidor es un simple MOSFET que alimenta Vbat a un límite de almacenamiento. La salida de la tapa alimenta tu módulo. Si el voltaje de la tapa cae debajo, digamos, 2.5v, entonces el MOSFET se enciende. Cuando el voltaje de la tapa alcanza 3.3v, la tapa se apaga. Un simple comparador de voltaje con histéresis puede hacer esto. Busque un comparador de potencia súper baja, ya que no desea que esta cosa consuma más energía que su módulo. Haga que la tapa sea lo suficientemente grande como para que la velocidad de activación / desactivación del MOSFET no sea demasiado rápida. Por debajo de 10 KHz, o incluso por debajo de 1 KHz. Un inductor en serie con el MOSFET podría no ser una mala idea, para reducir la corriente máxima de la batería. Sin embargo, preferiría usar un LDO a esto, ya que sería mucho más fácil hacerlo bien la primera vez.