锂电池电子点烟器检测技术的研究

闫婧 赵好力宝 李翔 周磊

（天津海关 天津 300308）

1 电子点烟器介绍

电子点烟器，又称电子打火机，是近几年出现的新商品。由于锂电池及相关电子技术的发展与机场安检对液态打火机的限制，电子点烟器迅速发展[1]。电子点烟器由内置锂离子电池、发热丝、充电电路、电池保护电路和外壳等组成（部分产品会配备用于充电的USB连接线）。电子点烟器是通过发热丝发热来点烟的，具有无明火、不怕风和不怕低温的特点[2]。由于锂离子电池本身就是危险品，容易发生起火、爆炸等安全事故，而此类打火机将锂电池置于点烟器内部，通过锂电池瞬间放电促使电热丝产生高温（200℃～300℃）以点燃香烟，所以在使用的过程中，电子点烟器存在一定的安全隐患[3]。

打火机和锂电池都是具有危险性的产品，因此通过锂电池放电产生高温的打火机产品，也具有一定的危险性。从出口产品检验的角度来看，应有相应的标准对其进行性能及安全方面的检测。本文对其相关性能检测进行讨论。

2 电子点烟器工作原理

普通环保电子点烟器是由充电锂离子电池供电[4]。其电池可以充电、放电数百次，但最终会失效。锂离子电池的特性是在电池没完全放电之前，即用即充会延长电池的使用寿命至数倍[5]。

当开关接通时，电池的正极放电经集成控制芯片（集成芯片有保护和控制电流的作用）到达发热片或发热丝（发热片或发热丝此时相当于较大的电阻）回路到电池负极时，使电热片或电热丝加温发红，产生高温从而点燃香烟等易燃品。

图2 电池使用后的充电方法示意图

充电时指示灯亮起，充满电后指示灯自动熄灭。一次完全充电后，可点烟数量根据电池大小可以调整。新款电热片具有温度高、容易点烟、使用寿命长等优点。

环保点烟器利用USB充电具有国际通用、直流放电安全性更高、可以循环使用更环保等诸多优点。外壳与普通打火机一样，具有外观设计的无限制性。

3 电子点烟器安全性能检测技术分析

通过调研了解我国现阶段电子点烟器的实际情况、使用范围及质量水平，并结合实验室在检验工作的实际情况，本文对电子点烟器的检测技术进行了研究，并形成了适用于我国进出口检验的标准草案。检测方向主要从安全标示、整体性能安全和电性能安全3个方面进行研究讨论。

3.1 安全标识

根据GB 25722《打火机 安全与质量》标准中对打火机的标识要求进行节选，选择适用于电子点烟器的相关安全标识。本文建议在产品或产品外包装上，应当标注警告标识、安全说明、电池安全说明等[6-9]。

3.1.1警告标识

电子点烟器自身或其外包装上应当标注警告标识，其标识的尺寸、颜色、背景、位置均应显著，且在产品使用有效期内保持清晰可见。并同时附有进口国官方语言或英文标注，用以表述其使用方法及注意事项。同时标注其生产商名称或进口国的注册商标。

警告标识示例如下：

（1）“警告”标识。其背景为白色、黑色或红色的三角形边框，并在其中绘制与边框同色的惊叹号图标，如图3所示。

图3 “警告”标识

图4 “远离儿童”标识

（3）“不要暴露在高于50℃环境中或在阳光下久置”标识。其背景为白色、红色圆形边框及斜杠，并以黑色绘制表示温度与环境的图标，如图5所示。

图5 “不要暴露在高于50℃环境中或在阳光下久置”标识

3.1.2安全说明

电子点烟器应附有特别标记词“警告（WARNING）”和表达正确使用方法的安全说明。安全说明的文字有“远离儿童”、“点燃时远离脸部及衣物”、“内置锂离子电池”、“不可置于超过50℃环境中，不可在阳光下长时间暴晒”、“不可拆解、撞击、挤压、刺穿或投入火中”、“点烟器浸水后禁止使用”、“若出现严重鼓胀，请勿继续使用”等语句。

3.1.3电池安全说明

对于电池方面也应当有相关说明，即在内置的锂电池外表标明型号、额定容量、正负极性等；其余产品名称、充电限制电压、标称电压、制造商或商标等相关信息可以在包装或产品规格书中加以说明。

3.2 整体性能安全

根据GB 25722《打火机 安全与质量》标准中规定的检测项目，再结合电子点烟器自身特点，对其初始试验、跌落试验和温度试验3个项目进行其整体性能的测试。

从初次安全使用的角度拟定初始试验，即当通电时，其点烟工作部位工作时间应能够在5～15 s之间自动停止工作。当断电时，点烟工作部位能立即停止工作。

若点燃香烟时点烟器从使用者手中脱落，通常其高度约为1.5 m，故本文拟定跌落试验，将样品置于1.5 m±0.1 m高处，分别以竖直向上、竖直向下和水平状态自由跌落至混凝土地表面3次。

从出口货物运输过程中可能承受的极端温度方面考虑[10-12]，本文拟定温度试验，将样品置于65℃±2℃温度环境中4 h后将样品取出，置于20℃±2℃温度环境下至少10 h。

在GB 25722《打火机 安全与质量》标准中还对燃烧高度、循环燃烧、持续燃烧、重复注气、燃料相容性、压力试验等检测项目进行明确要求，但是本文考虑到这些检测项目主要适用于气体打火机的安全性能，对于锂电池点烟器不太适用，故建议不做考量。

3.3 电性能安全

根据GB 31241《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》标准中规定的检测项目[13-14]，结合电子点烟器自身特点，本文拟对其电性能检测项目进行讨论。

3.3.1常温外部短路试验

常温外部短路试验，将充满电的样品中电池安全取出，置于20℃±5℃的环境中，待电池表面温度达到20℃±5℃后，再放置30min。之后用导线（电阻率温度系数＜5×10-3℃-1）连接电池正负极，并确保全部外部电阻为80 mΩ±20 mΩ。试验过程中检测电池温度变化，当出现以下2种情况之一时，试验终止：电池温度下降至低于峰值的20%；短接时间达到24 h。

3.3.2强制放电试验

强制放电试验，将放完电后的样品，以1CA电流反向充电90 min。

3.3.3低气压试验

低气压试验，将样品充满电后，置于20℃±5℃的真空箱中，将箱内压强降低至11.6 kPa（模拟海拔15 240 m），并保持6 h。

3.3.4振动试验

振动试验，将样品充满电后，固定于振动试验台上，查看标准GB 31241-2014中表7中的参数进行正选振动测试。每个方向进行12个循环，每个方向循环时间为3 h。

3.3.5过压充电试验

过压充电试验，将样品充满电后，继续以最大充电电流（Icm）恒流充电至（n×6.0）V或者可能承受最高电压值（两者取较高者），并保持该电压进行恒压充电，过压充电试验方法如图6、7所示。

图6 过压充电试验样品

3.3.6过流充电试验

图7 过压充电试验

过流充电试验，将样品放完电，以1.5倍的过流充电保护电流（1.5 Icp）进行恒流充电。对于移除保护电路或者没有保护电路的电池组，充电至充电上限电压Ucp，对于保留保护电路的电池组充电至保护电路动作，过流充电如图8、9所示。

图8 过流充电试验样品

图9 过流充电试验

3.3.7欠压放电试验

欠压放电试验，将样品充满电后，以其最大放电电流Idm恒流放电。对于移除保护电路或者没有保护电路的电池组放电至（n×0.15）V，对于保留保护电路的电池组放电至保护电路动作。

3.3.8外部短路试验

外部短路试验，将样品充满电后，短路电池组的正负极端子、外部短路总电阻为80 mΩ±20 mΩ。对于移除保护电路或者没有保护电路的电池组短路24 h，对于保留保护电路的电池组短路至保护电路动作，外部短路试验如图10所示。

图1 普通环保点烟器工作原理图

图10 外部短路试验

通过上述实验观察样品是否发生起火、爆炸、漏液等现象，并做出合格评判。

在GB 31241《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》标准中还规定许多其他电性能的检测项目和指标，如电池组电安全、电池组环境安全、系统保护电路等检测项目[15-18]。但是本文考虑到锂离子电子点烟器本身结构简单且小巧，不建议检测诸多项目。本文通过多年电池方面的检测经验，在本文中例举讨论的检测项目均适用于该产品。

4 讨论

锂电池电子点烟器是新生商品，目前仅有部分生产企业根据自身条件制定的企业内部标准和技术规范，在国家层面还没有出台统一的技术规范和标准。本文通过对其相关安全性能检测的讨论，以期提高锂电池电子点烟器的质量，促进我国电子点烟器产业的健康、有序发展，向我国消费者提供优质产品，并为应对国外技术性贸易壁垒提供强有力的技术支撑，保证出口产品质量，提高其国际竞争力。