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。
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;
项目 |
小烟电池(圆型) |
大烟电池(圆型) |
椭圆电池 |
方型电池 |
尺寸 |
直径:4-10mm 长度:20-110mm |
直径:13-26mm 长度:30-80mm |
短轴:6-12mm 长轴:10-20mm 长度:30-50mm |
厚度:6-10mm 宽度:13-50mm 长度:30-100mm |
容量 |
50—1000mAh |
500—3000mAh |
200-600mAh |
100—2000mAh |
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。
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。
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。
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。
图 电子烟国标草案中拟对电池的规定
基于行业的迫切需求,电子烟锂电池行业团体标准即将出炉。同时,8月30日,在东莞电子烟展的同期论坛上将有《电子烟及锂电池标准研讨》的演讲分享,广东质检院资深项目工程师 何龙平将从标准角度对电子烟机械、热学、化学等方面做进一步介绍。
除此之外,当天上午还有佛山实达总经理罗新耀给我们带来《电子烟电池的要求与选型》的演讲分享。
如需了解以上演讲分享更多详情,点击此处报名观展。
艾邦电子烟群搭建供应链交流对接平台,麦克韦尔、合元、吉瑞、思格雷、博迪、卓力能、铂德Boulder、Juul、新宜康、SMOK、格林韵达、卓尔悦、IJOY、APOLLO阿波罗、思拓微、诚芯微、合芯微 、亿纬锂能、莱鼎电子、浙江鹏孚隆、纽莱克、聚能陶瓷、新化县恒睿电子、利德英可电子、福美来陶瓷、浩然特塑、绅博源生物科技、弘毅电子、华诚达精密工业、中科芯集成电路、海天特种陶瓷、中达强电炉、小川电子、建宇网印机电设备、群华陶瓷、晶品新材料、大宏新材料、科瑞技术、合肥费舍罗、中研高分子、合肥高歌、伊士曼、顺络电子、四川汇利、杰士德、华佳宇、凯宇佳等。
电子雾化与HNB产品都是新型电子产品,结构虽小,却融合应用多种材料、表面处理、芯片电子等技术工艺,而且雾化技术一直在不断更迭,供应链在逐步完善,为了促进供应链企业间有一个良好的对接交流,艾邦搭建产业微信群交流平台,欢迎加入;Vape e-cigarettes (VAPE) and Heat-Not-Burn e-cigarettes (HNB) are both emerging electronic products. Despite their compact size, they integrate various materials, surface treatment technologies, chip electronics, and other advanced technical processes. Moreover, atomization technology is constantly evolving and the supply chain is being progressively perfected. To facilitate good communication and networking among supply chain enterprises, Aibang has established an industry WeChat group communication platform and warmly welcomes interested enterprises to join.