重磅!电子烟锂电池行业团体标准即将出炉

日期:2021-02-24 05:06

  作为电子烟的能量和动力来源,电池是电子烟一个很重要的部分。行业数据预计,到2025年,全球电子烟市场规模将超过3000亿元,按照锂电池占据电子烟10%-30%的成本,届时电子烟用锂电池的市场规模有望达到千亿市场规模。

  电子烟锂电池

  图 电子烟电池

  电子烟使用的是高倍率锂离子电池,具有能量密度大,平均输出电压高,循环寿命长等特点。但如果电池生产不规范,缺乏相应的标准来监管制约,则会容易发生事故。

  广东省动力电池标委会锂电池专家指出,电子烟使用时,其内部锂电池需要经受大电流放电,产生较大的发热,如果电池倍率性能不佳,电子烟散热设计存在缺陷,那么电子烟就极有可能发生起火爆炸。

  虽然电子烟行业标准的制定工作正在加紧出台,但是目前对于电子烟电池的标准规范仍然是一大缺失。目前国内出口的电子烟电池标准主要是依照国际通用的UL认证标准。

  在这样的背景下,电子烟电池生产标准亟需尽快落地,严格保障消费者使用安全。

  下面我们将从5个方面来对电子烟电池做一个全面的解析,供大家参考学习。

  电子烟电池的种类

  电子烟电池的关键性能指标

  电子烟电池选择要点

  电池不同功率对雾化口感的影响

  电子烟电池标准研讨

  一、电子烟电池的种类

  目前市面上的电子烟百花齐放,不同类型不同规格电池也在不断增加。下面来看看电子烟电池的种类,根据形状大概分为以下四类;

  电子烟锂电池

  电子烟电池又可分为外置电池和内置电池。

  外置的锂电池多为18650,18500,18350和26650四种型号,又叫硬壳电池。通常在电子烟上应用的电池具有高放电量,高功率,从而达到所设定的输出功率,获得更好的使用效果。“18350”是机械杆电子烟常用的类型选择,其中数字18表示直径为18mm,35表示长度为35mm,0表示为圆柱形电池。

  内置电池,又叫软包电池。由于目前一次性电子烟的火爆,基本都是类似下面这种方形软包电池,硬壳电池,比如大烟时代的18650硬壳电池基本见不到了。

  电子烟锂电池

  图 一次性小烟电池

  二、电子烟电池的关键性指标

  1、容量

  我们经常会看到电池上有mAh的标记,它是电池容量的计量单位。折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑。库仑的国际标准单位为电流乘以时间的安培秒:1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑。比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力。

  2、寿命

  一般来说,有几个因素是影响电子烟的电池寿命的,包括电池的安培数、雾化器、电池的大小、电池的生产商等等。比如一个iTaste VV V3.0 的电池可以充电250到300次,每次充满电可以用上两三天。下面用一张图来表示电池容量(mAh)和吸烟口数的关系。

  电子烟锂电池

  图 典型的电池容量与吸烟口数关系(来源知乎)

  3、高倍率

  电子烟电池为高倍率型电池指的就是能承受大电流放电的电池,电子烟电池和手机电池的最大区别就是放电电流,手机电池都是常规数码类的,放电电流基本上是使用0.2C放电。

  电子烟电池常规放电电流为1.2A,放电倍率基本在5C以上。电子烟在工作时会产生高温,因此电子烟内置电池也将受到影响,所以电子烟电池特别是循环电池一般情况下都要求保证能耐65℃以上高温。

  电子是电子烟中的重要部件,一般小烟都内置一个150-400mAh左右锂电池,大功率电子烟基本上使用两颗电池。电池的质量直接关系到烟油的雾化质量及口感。

  三、电子烟电池选择要点

  电子烟电池选择的两个重要因素为电池容量以及放电能力:

  小电子烟电池要求:小尺寸、高放电倍率、高能量密度、快充长循环、低自放电率;

  大容量电子烟电池要求:大尺寸、高安全、高功率。

  关于以上列出的两个类型电池要求除外,综合目前行业内大家对电子烟的要求还有以下几点:

  电池的体积与单位密度容量及折压性能,还须从应用新型材料方面来提升其制约电子烟的造型与外观构想;

  对于材料选材来说,低自放电率电池对制造材料的要求为粒径小,分布集中,颗粒表面光滑度高;

  从生产周期来分析,电池的生产交期过长,增加企业备货库存风险与占用大量资本与现金流,同时也会延长产品制造周期,其大大制约了企业的快速发展;

  目前电子烟外型各异,对应的电池加工要求没有如USB接口协议一样采用公模,造成多家开模验证,资源浪费。

  四、电池不同功率对电子烟雾化量的影响

  有研究采用coresta工作小组推荐的电子烟抽吸方法(抽吸曲线方波,抽吸容量55mL,抽吸频率30s,抽吸持续时间3s)对电子烟进行抽吸,考察不同功率下电子烟气溶胶烟碱释放量的影响,实验结果见图1,图2。

  电子烟锂电池

  电子烟锂电池

  图1 不同电池功率对电子烟烟碱释放量的影响(一次性可更换烟弹,阻值3.1ω)

  图2 不同电池功率对电子烟气溶胶烟碱释放量的影响(注油式烟弹,阻值0.5ω)

  实验结果表明:随着电子烟电池功率的增加,烟碱释放量和气溶胶总粒相物TPM也随之呈线性增加。

  对于阻值固定为3.1 ω的一次性可更换烟弹电子烟,当电子烟电池功率超过8 W,电子烟烟碱释放量和气溶胶总粒相物基本保持不变;对于阻值固定为0.5 ω的可注油式电子烟,当电子烟电池功率超过25 W,电子烟烟碱释放量和气溶胶总粒相物基本保持不变。

  这可能是因为电子烟烟油导油棉对烟油的递送量存在一个上限值,当电子烟电池功率超过一定值,导油棉的导油能力达到极限就会出现导油不够顺畅,出现干烧等现象,从而导致电子烟烟碱释放量和气溶胶总粒相物基本保持不变。

  大白话总结就是,功率越大,单位时间内烟油雾化量越大,但受发热体导油能力限制,会存在一个上限,比如阻值固定为3.1 ω的一次性可更换烟弹电子烟,电池最大有效功率是8W,超过这个功率就是多余的。

  五、电子烟电池标准研讨

  对厂家来说,安全是首要,电池应不起火、不爆炸、不漏液、短路过程中温度不超过150℃。选择高可靠性,高比能量,长循环寿命,低自放电,低成本是行业对电池不变的要求。

  电子烟锂电池

  图 电子烟国标草案中拟对电池的规定


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