Box Mod e Batterie Migliori per Sigaretta Elettronica

In questo contesto verranno riportati alcuni suggerimenti per la scelta della batteria più adatta all’applicazione in esame ovvero il loro utilizzo nell’ambiente delle e-cig (sigarette elettroniche).

Un argomento che a prima vista potrebbe apparire banale ma che in realtà non lo è perché non tutte le batterie sono idonee ai più disparati dispositivi acquistabili in commercio.

Il motivo sarà chiaro a breve seppur trattato fermandosi solo al principio di funzionamento, qualsiasi approfondimento specifico infatti esulerebbe dal presente contesto.

Classificazione delle batterie

Una distinzione delle batterie e sulle loro possibili specifiche applicazioni la si può fare su diversi aspetti; il primo e forse più importante sul materiale utilizzato per l’elettrodo del catodo identificato, al di là del modello della batteria, da apposite sigle.

Ad esempio si possono acquistare batterie LFP, LMO, NMC, NCA, e LCO/LiPO. Un errore comune è quello di scegliere una batteria in funzione delle sigle ICR, IFR, IMR e INR le quali non indicano la chimica delle batterie.

Nel campo dell’e-cig, a meno di considerare la singola sigaretta elettronica di dimensione simile ad una sigaretta classica, il formato comune utilizzato è il 18650.

Il numero indica la dimensione fisica della batteria in millimetri; nello specifico un diametro di circa 18mm e una lunghezza di circa 65mm.

Caratteristiche delle batterie IFR

Tutti i tipi riportati sono batterie al Litio, ma occorre subito sgombrare il campo da equivoci facendo notare come nel campo delle e-cig le batterie IFRsono le meno idonee!

Il motivo è presto detto; hanno una tensione nominale più bassa, compresa tra i 3,2V e 3,3V che le rende inadatte per le e-cig, a meno che la parte elettronica risulti essere specificatamente progettata per funzionare anche (o solo) con questo tipo di batterie.

A questa categoria appartengono le batterie LFP (Litio-Ferro-Fosfato, LiFePO4) le quali presentano una notevole stabilità termica nonché una non decomposizione del litio fosfato anche in presenza di un corto circuito tra l’anodo e il catodo, caratteristica questa che permette di avere una vita media più lunga rispetto alle altre batterie riportate di seguito.

Presentano una energia più bassa rispetto alle “classiche” LiIon ma con una potenza lievemente superiore.

Rimangono comunque superiori per sicurezza poiché non esplodono e non degassificano (riscaldano soltanto) e in più hanno un minor costo e livello di tossicità.

Batterie LCO

Le batterie LCO (Litio-Cobalto, LiCoO2) sono le classiche batterie agli ioni di litio (LiIon), quelle che si conoscono per essere principalmente – ma non esclusivamente – utilizzate nei computer portatili e nei cellulari.

Presentano una tensione nominale compresa tra i 3,6V e i 3,7V e, come oramai noto ai più, hanno problemi legati al surriscaldamento e al sovraccarico tanto più che è sempre previsto un sistema di protezione di tipo meccanico che va sotto il nome di CID (Current Interrupt Device) la cui funzione è quella di verificare che la pressione interna della batteria si mantenga al di sotto di un limite al fine di evitare esplosioni.

In caso di superamento del suddetto limite il sistema di protezione interviene interrompendo in maniera permanente l’erogazione energetica; in sostanza quando il CID interviene la batteria non è più recuperabile.

Esistono degli hack che insegnano come effettuare il recupero ma sono generalmente sconsigliati.

In alcuni modelli il sistema CID viene affiancato da un sistema di protezione elettronico che risulta essere un po’ meno permissivo del CID, trattasi del sistema di gestione delle batterie (o della batteria) noto con l’acronimo BMS (Battery Management System) o BMU (Battery Management Unit).

Il BMS/BMU monitora istante per istante le condizioni di carico e temperatura al fine di verificare eventuali condizioni di funzionamento anomale come sovraccarico, cortocircuito, corrente eccessiva durante la fase di carica (sovraccarica) e riscaldamento eccessivo intervenendo prima che lo faccia il CID.

Di fatto il BMS/BMU è una protezione ridondante; se dovesse fallire l’ultima spiaggia prima di una esplosione della batteria (o prima che essa prenda fuoco) rimane il sistema CID il quale nel momento in cui interviene rende inutilizzabile in futuro la batteria.

Le batterie LMO

Con LMO si identificano le batterie al Litio-Ossido di Manganese (LiMn2O4). Analogamente alle LCO anche le LMO presentano una tensione nominale compresa tra i 3,6V e i 3,7V ma hanno una maggiore stabilità termica e i materiali utilizzati non sono tossici.

Le batterie LMO hanno una minore capacità rispetto alle LCO ma possono portare correnti maggiori.

Qualche suggerimento

Diverse le marche reperibili sul mercato pur rimanendo nella dimensione delle batterie 18650. Di seguito qualche indicazione sul possibile miglior acquisto in funzione di quanto specificato nei precedenti paragrafi.

Nel campo dell’e-cig le batterie più idonee sono le LMO e le LCO.

Ma quali scegliere? Con quali caratteristiche? Per rispondere alla domanda si può partire da un semplice esempio.

Sul corpo di una e-cig a tripla batteria non è raro leggere 200W! Questo significa che quando attivata e regolata per la massima potenza, la coil (resistenza) interna arriva a dissipare ben 200W.

L’avvolgimento diventa incandescente e vaporizza il liquido imbevuto nel cotone che poi per imbibizione assorbe il liquido dal serbatoio rimpiazzando quello evaporato.

Per semplificare i conti ipotizziamo che la e-cig venga regolata per 200W e la tensione sulla coil risulti di 5V, allora per erogare 200W la corrente dovrà risultare pari a I=P/V=200/5=20A!

Trattasi di un valore medio poiché l’erogazione non è continua ma impulsiva considerando che chi dovrà sostenere il carico della coil è un convertitore DC/DC step-down sincrono (al fine di ridurre al minimo le perdite aumentando l’efficienza).

Ipotizzando un’efficienza pari al 100% (caso ideale) alle batterie (3 elementi in serie per un totale di circa 11V) verrà richiesta una corrente di circa 18A!

Allora, a parità di altri fattori come la capacità della batteria, la scelta dovrà ricadere verso modelli che presentano le seguenti caratteristiche:

  • Impedenza interna (indicata in ): generalmente assume valori differenti tra fase di carica e fase di scarica oltre ad essere funzione della frequenza. L’indicazione vede la scelta di una batteria con un’impedenza più bassa. Infatti minore è l’impedenza interna maggiore potrà essere la corrente di scarica e più bassa, a parità di corrente richiesta, la dissipazione di potenza ad opera della cella e di riflesso minore la temperatura raggiunta.
  • Altri due parametri da considerare, comunemente riportati sul foglio dei dati tecnici della batteria, sono il Maximum Continuous Discharge Current ovvero il massimo valore continuo della corrente di scarica ad indicare la corrente massima alla quale la batteria può essere scaricata continuamente senza pericolo di sovratemperatura o danneggiamento della stessa. Il secondo è il Maximum 30-sec Discharge Pulse Current ovvero la corrente massima alla quale la batteria può essere scaricata in maniera impulsiva al più per 30 secondi (in realtà alcuni produttori indicano più tempi).

Ad esempio se nel datasheet di una batteria è riportata una riga del tipo:

30A-40A>44s – 55A>19s – 80A>6s (Never discharge above 80°C)

allora è possibile richiedere continuativamente alla batteria tra i 30A e i 40A per un tempo di almeno 19 secondi e così via a seguire per gli altri valori.

Il limite superiore di tempo è funzione anche della temperatura: allorquando questa dovesse essere intorno agli 80°C non è possibile richiedere corrente alla batteria poiché interverrebbe il sistema di protezione.

Nel seguito vengono suggeriti quattro modelli con l’accortezza che nuove uscite possono far capolino in futuro e migliorare le caratteristiche ivi riportate.

  • Sony VTC6 18650 Battery Flat Top US18650VTC6 IMR:
    – Capacità Nominale dichiarata: 3.120mAh;
    – Impedenza Interna: da 8mΩ a 13mΩ a 1kHz;
    – Max Continuous Discharge Current: 15A, altrimenti 30A con intervento delle protezioni a 80°C.
    Con una corrente di scarica continua di 15A a 3,6V vuol dire garantire – approssimativamente e in condizioni ideali – 55W per una e-cig a singola batteria, 110W in presenza di due batterie in serie e per e-cig a tripla batteria poter arrivare intorno ai 160W-170W.
  • LG 18650 HG2 3000mAh color Marrone:
    – Capacità Nominale dichiarata: 3.000mAh;
    – Impedenza Interna: massima 17mΩ a 1kHz;
    – Max Continuous Discharge Current: 20A.
    La situazione è molto simile al modello Sony del precedente punto; si parte da almeno 35W su batteria singola per arrivare poco oltre i 160W effettivi per sistema a tripla batteria.

  • Samsung INR18650-35E:
    – Capacità Nominale minima dichiarata: 3.350mAh;
    – Max Continuous Discharge Current: 8A oppure 13A in modalità discontinua.
    Questa batteria è suggerita per e-cig da 25W-30W a singola batteria fino a circa 100W in presenza di tre batterie.

  • Sony(Murata) VTC5D 18650 25A:
    – Capacità Nominale dichiarata: 2.800mAh;
    – Impedenza Interna: da 7mΩ a 17mΩ a 1kHz;
    – Max Continuous Discharge Current: 25A.
    Visti i 25A di scarica continua in completa sicurezza, con questo modello è possibile raggiungere e superare i 200W con sistema a tripla batteria. Di contro c’è una minore durata vista la capacità nominale dichiarata essere minore di 3.000mAh.
una collezione di sigarette elettroniche

FABIO ROMANDI

Sono affascinato dal mondo delle sigarette elettroniche e di metodi alternativi al fumo tradizionale. Da anni ricerco e mi tengo informato sull’argomento e ci tengo a condividere questo sapere con gli altri tramite questo portale.

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