La batería 18650 tradicional, con una cadena de suministro madura y bajo costo, es una batería de iones de litio ideal que ha encontrado amplias aplicaciones en el campo de la electrónica de consumo. Sin embargo, debido a su menor capacidad, cuando se utilizan en el sector de los vehículos eléctricos, a menudo es necesario ensamblar decenas de miles de celdas individuales en paquetes de baterías, lo que aumenta significativamente la complejidad de la gestión de los paquetes de baterías. Por lo tanto, bajo el liderazgo de Tesla, se inició una tormenta para reemplazar las baterías 18650 por baterías 21700. Aquí, proporcionaré una introducción completa.
Tanto la celda 18650 como la celda 21700 reciben nombres según sus dimensiones. La celda 18650 tiene una longitud de 65 milímetros y un diámetro de 18 milímetros, mientras que la celda 21700 tiene 70 milímetros de largo y 21 milímetros de ancho. Estos dos tipos de células tienen una diferencia de tamaño significativa, siendo una notablemente más grande que la otra. Esta diferencia de tamaño permite que la celda 21700 tenga una mayor capacidad y, como resultado, una mayor potencia en comparación con la celda 18650.
· Similitudes entre las celdas 18650 y 21700:
- Ambas son baterías de iones de litio y tienen altas tasas de descarga.
- Tanto las celdas 18650 como las 21700 tienen el mismo voltaje, que es de 3,7 V.
- Ambos tipos de células tienen una vida útil relativamente larga.
- Principio de funcionamiento de las celdas: al cargar una batería, se generan iones de litio en el electrodo positivo de la batería. Estos iones de litio generados se mueven a través del electrolito hasta el electrodo negativo. El electrodo negativo, normalmente hecho de grafito en capas, contiene muchos microporos. Los iones de litio que llegan al electrodo negativo quedan incrustados en estos microporos. Cuantos más iones de litio estén incrustados, mayor será la capacidad de carga de la batería.
· Diferencias entre las baterías 18650 y 21700:
(1) Tamaño
Como se mencionó anteriormente, la batería 18650 tiene 65 milímetros de largo y 18 milímetros de diámetro, mientras que la batería 21700 tiene 70 milímetros de largo y 21 milímetros de ancho.
(2) Capacidad
Las baterías 18650 suelen tener capacidades que oscilan entre 1200 mAh y 3600 mAh, mientras que las baterías 21700 generalmente ofrecen capacidades entre 3000 mAh y 5000 mAh.
(3) Peso
El peso de una batería 18650 es de aproximadamente 48 gramos, mientras que una batería 21700 pesa alrededor de 60 gramos. (El peso puede variar ligeramente según las especificaciones).
(4) Precio
Debido a las características y capacidades actualizadas de las baterías 21700, tienden a ser más caras en comparación con las baterías 18650.
(5) Áreas de aplicación
Las baterías 18650 se usan comúnmente en dispositivos con menores requisitos de energía, como dispositivos electrónicos de mano, paquetes de baterías para computadoras portátiles y cigarrillos electrónicos. Por el contrario, las baterías 21700, con su mayor densidad de energía y mejor rendimiento, suelen emplearse en dispositivos electrónicos de alta gama, incluidos vehículos eléctricos, herramientas eléctricas e iluminación portátil de alto rendimiento, entre otros.
· Principio de funcionamiento de las células
Cuando se carga una batería, se generan iones de litio en el electrodo positivo de la batería. Estos iones de litio generados luego se mueven a través del electrolito hacia el electrodo negativo. El electrodo negativo, que normalmente está compuesto de grafito en capas, contiene numerosos microporos. Los iones de litio que llegan al electrodo negativo quedan incrustados en los microporos de las capas de carbono. Cuantos más iones de litio estén incorporados, mayor será la capacidad de carga de la batería.
· Áreas de aplicación de las baterías 18650 y 21700:
Las baterías 18650 se usan comúnmente en dispositivos con menores requisitos de energía, como dispositivos electrónicos de mano, baterías de computadoras portátiles y cigarrillos electrónicos, entre otros dispositivos portátiles.
Las baterías 21700, debido a su mayor densidad de energía y mejores características de rendimiento, suelen utilizarse en dispositivos electrónicos de alta gama. Estas aplicaciones incluyen vehículos eléctricos, herramientas eléctricas, instrumentos de diagnóstico médico, sistemas UPS médicos, sillas de ruedas eléctricas y más.
Los dispositivos electrónicos como luces de emergencia, reproductores multimedia portátiles y parlantes Bluetooth suelen utilizar baterías 18650 como fuente de energía. Sin embargo, las bicicletas y los automóviles eléctricos pueden utilizar celdas 21700 y 18650 para sus necesidades de energía.
· ¿Se puede utilizar un cargador 18650 para cargar una batería 21700?
Sí, los cargadores diseñados para 18650 celdas se pueden usar para cargar 21700 celdas. Los cargadores no dependen de la capacidad de la celda, por lo que cargarán 21700 celdas de la misma manera que cargan 18650 celdas. En comparación con 18650 celdas, 21700 celdas pueden soportar corrientes de carga iguales o incluso mayores.
· ¿Se pueden utilizar las baterías 21700 como reemplazo de las baterías 18650?
Sí, las baterías 21700 se pueden utilizar como reemplazo de las baterías 18650 siempre que no haya restricciones de tamaño, ya que las dimensiones de las celdas 21700 son diferentes a las de las celdas 18650.
· Ventajas de las Baterías 21700:
Debido a la mayor densidad de energía de las células individuales, sólo se necesita un tercio de las células, lo que reduce la complejidad de la gestión del sistema. Esto, a su vez, disminuye el uso de metales y componentes electrónicos, reduciendo significativamente el peso de las baterías de litio. La densidad energética general mejorará hasta cierto punto.
Con la mayor capacidad de las celdas individuales, la cantidad de celdas requeridas en un paquete de baterías se reducirá considerablemente al usar 21700 celdas.
Las baterías 21700 ofrecen una mayor densidad de energía en comparación con las conocidas baterías 18650 y, de hecho, el costo puede disminuir cuando se usan en grandes cantidades. En resumen, las baterías 21700 mantienen la alta confiabilidad y el rendimiento estable de las baterías 18650 al tiempo que brindan mejoras significativas en el rendimiento de la batería en varios aspectos.
· Desventajas de las Baterías 18650 y 21700:
En comparación con las baterías 18650, las baterías 21700 tienen una mayor capacidad pero también requieren tiempos de carga más prolongados. El tamaño más grande de 21700 celdas puede acortar su ciclo de vida, reducir la seguridad y la adaptabilidad de la batería. Las preocupaciones de seguridad giran principalmente en torno a la posibilidad de que se genere calor excesivo debido a su mayor capacidad. El coste de fabricación de las baterías 21700 también es relativamente alto.
Las baterías 18650 son más propensas a sobrecargarse y descargarse en exceso, como otras baterías de iones de litio, y su capacidad tiende a disminuir con el tiempo.
En aplicaciones como vehículos eléctricos y algunos campos de alta potencia, es posible que las baterías 18650 no proporcionen capacidad suficiente. Una sola celda 18650 suele tener una capacidad máxima de 3,5 Ah y, para una mayor densidad de energía y rentabilidad, puede que no sea factible. Esto da como resultado la necesidad de una mayor cantidad de celdas en los módulos de batería, lo que aumenta el costo y la complejidad de la gestión de la batería. Las celdas 21700, por otro lado, son ligeramente más grandes y ofrecen mayor capacidad, lo que las hace adecuadas para aplicaciones con requisitos de alta capacidad.
· Áreas de aplicación de las baterías 18650 y 21700:
Las baterías 18650 se usan comúnmente en dispositivos con menores requisitos de energía, como dispositivos electrónicos de mano, baterías de computadoras portátiles y cigarrillos electrónicos, entre otros dispositivos portátiles.
Las baterías 21700, debido a su mayor densidad de energía y mejores características de rendimiento, suelen utilizarse en dispositivos electrónicos de alta gama. Estas aplicaciones incluyen vehículos eléctricos, herramientas eléctricas, instrumentos de diagnóstico médico, sistemas UPS médicos, sillas de ruedas eléctricas y más.
Los dispositivos electrónicos como luces de emergencia, reproductores multimedia portátiles y parlantes Bluetooth suelen utilizar baterías 18650 como fuente de energía. Sin embargo, las bicicletas y los automóviles eléctricos pueden utilizar celdas 21700 y 18650 para sus necesidades de energía.
· ¿Cómo elegir entre 18650 y 21700 celdas de batería?
La principal ventaja de las baterías 21700 sobre las 18650 es su mayor capacidad, lo que conduce a una mayor duración de funcionamiento. Las baterías 18650 suelen ofrecer una capacidad que oscila entre 1,5 Ah (1500 mAh) y 3,0 Ah (3000 mAh). Las baterías 18650 de alta gama (3,0 Ah) enfrentan desafíos de producción, razón por la cual muchos fabricantes optan por baterías de 2,5 Ah (2500 mAh). Por el contrario, las baterías 21700, comúnmente utilizadas en herramientas eléctricas, comienzan con una capacidad de 3,0 Ah (3000 mAh) y pueden llegar hasta 4,0 Ah (4000 mAh). Esto significa que puede encontrar paquetes de baterías compactos (1P) etiquetados con 3 Ah o 4 Ah, mientras que los paquetes de baterías más grandes (3P) pueden alcanzar los 12 Ah.
A continuación se muestra una comparación de capacidad para baterías típicas de herramientas eléctricas:
18650:
Batería 1P compacta: 2,0 Ah–3,0 Ah (36 Wh–54 Wh) Batería 2P estándar: 4,0 Ah–6,0 Ah (72 Wh a 108 Wh) Batería 3P de alta capacidad: 9,0 Ah (162 Wh) 21700:
Batería 1P compacta: 3,0 Ah–4,0 Ah (54 Wh–72 Wh) Batería 2P estándar: 6,0 Ah–8,0 Ah (108 Wh–144 Wh) Batería 3P de alta capacidad: 9 Ah–12 Ah (162 Wh–216 Wh) Al elegir entre 18650 y baterías de iones de litio 21700 para herramientas eléctricas, la decisión depende de su aplicación específica. Las baterías 18650 son más portátiles debido a su tamaño y peso, mientras que las baterías 21700 ofrecen una capacidad más significativa y un tiempo de funcionamiento más prolongado, pero tienen mayores dimensiones y peso. En aplicaciones prácticas, ambos pueden cumplir con los requisitos de las herramientas eléctricas. Su elección debe basarse en las necesidades específicas de sus herramientas y aplicaciones.
·Aplicaciones típicas de las celdas de batería 21700.
Una aplicación típica para 21700 celdas es el Tesla Model 3, que utiliza baterías Panasonic 21700 de 5000 mAh.
