La batterie 18650 traditionnelle, dotée d'une chaîne d'approvisionnement mature et d'un faible coût, est une batterie lithium-ion idéale qui a trouvé de nombreuses applications dans le domaine de l'électronique grand public. Cependant, en raison de leur plus petite capacité, lorsqu’elle est utilisée dans le secteur des véhicules électriques, elle nécessite souvent l’assemblage de dizaines de milliers de cellules individuelles dans des packs de batteries, ce qui augmente considérablement la complexité de la gestion des packs de batteries. Par conséquent, sous la direction de Tesla, une tempête visant à remplacer les batteries 18650 par des batteries 21700 a été lancée. Ici, je vais fournir une introduction complète.
La cellule 18650 et la cellule 21700 sont nommées en fonction de leurs dimensions. La cellule 18650 a une longueur de 65 millimètres et un diamètre de 18 millimètres, tandis que la cellule 21700 mesure 70 millimètres de long et 21 millimètres de large. Ces deux types de cellules présentent une différence de taille significative, l’une étant sensiblement plus grande que l’autre. Cette différence de taille permet à la cellule 21700 d'avoir une plus grande capacité et, par conséquent, une puissance plus élevée par rapport à la cellule 18650.
· Similitudes entre les cellules 18650 et 21700 :
- Ce sont tous deux des batteries lithium-ion et ont des taux de décharge élevés.
- Les cellules 18650 et 21700 ont la même tension, soit 3,7 V.
- Les deux types de cellules ont une durée de vie relativement longue.
- Principe de fonctionnement des cellules : lors du chargement d'une batterie, des ions lithium sont générés sur l'électrode positive de la batterie. Ces ions lithium générés se déplacent à travers l’électrolyte jusqu’à l’électrode négative. L'électrode négative, généralement constituée de graphite en couches, contient de nombreux micropores. Les ions lithium qui atteignent l’électrode négative s’incrustent dans ces micropores. Plus il y a d’ions lithium intégrés, plus la capacité de charge de la batterie est élevée.
· Différences entre les accus 18650 et 21700 :
(1) Taille
Comme mentionné précédemment, la batterie 18650 mesure 65 millimètres de long et 18 millimètres de diamètre, tandis que la batterie 21700 mesure 70 millimètres de long et 21 millimètres de large.
(2) Capacité
Les batteries 18650 ont généralement des capacités allant de 1 200 mAh à 3 600 mAh, tandis que les batteries 21700 offrent généralement des capacités comprises entre 3 000 mAh et 5 000 mAh.
(3) Poids
Le poids d’un accu 18650 est d’environ 48 grammes, tandis qu’un accu 21700 pèse environ 60 grammes. (Le poids peut varier légèrement selon les spécifications.)
(4) Prix
En raison des fonctionnalités et des capacités mises à jour des batteries 21700, elles ont tendance à être plus chères que les batteries 18650.
(5) Domaines d'application
Les batteries 18650 sont couramment utilisées dans les appareils nécessitant moins d’énergie, tels que les appareils électroniques portables, les batteries d’ordinateurs portables et les cigarettes électroniques. En revanche, les batteries 21 700, avec leur densité énergétique plus élevée et leurs meilleures performances, sont généralement utilisées dans les appareils électroniques haut de gamme, notamment les véhicules électriques, les outils électriques et les éclairages portables hautes performances.
· Principe de fonctionnement des cellules
Lorsqu'une batterie est chargée, des ions lithium sont générés sur l'électrode positive de la batterie. Ces ions lithium générés se déplacent ensuite à travers l’électrolyte vers l’électrode négative. L'électrode négative, généralement composée de couches de graphite, contient de nombreux micropores. Les ions lithium qui atteignent l’électrode négative s’incrustent dans les micropores des couches de carbone. Plus il y a d’ions lithium intégrés, plus la capacité de charge de la batterie est élevée.
· Domaines d'application des batteries 18650 et 21700 :
Les batteries 18650 sont couramment utilisées dans les appareils nécessitant moins d'énergie, tels que les appareils électroniques de poche, les batteries d'ordinateurs portables et les cigarettes électroniques, entre autres appareils portables.
Les batteries 21700, en raison de leur densité énergétique plus élevée et de leurs meilleures caractéristiques de performance, sont généralement utilisées dans les appareils électroniques haut de gamme. Ces applications incluent les véhicules électriques, les outils électriques, les instruments de diagnostic médical, les systèmes UPS médicaux, les fauteuils roulants électriques, etc.
Les appareils électroniques tels que les lampes de secours, les lecteurs multimédias portables et les haut-parleurs Bluetooth utilisent souvent des piles 18650 comme source d'alimentation. Cependant, les vélos et les voitures électriques peuvent utiliser à la fois des cellules 21 700 et 18 650 pour leurs besoins en énergie.
· Un chargeur 18650 peut-il être utilisé pour charger un accu 21700 ?
Oui, les chargeurs conçus pour 18650 cellules peuvent être utilisés pour charger 21700 cellules. Les chargeurs ne dépendent pas de la capacité de la cellule, ils chargeront donc 21 700 cellules de la même manière qu’ils chargent 18 650 cellules. Par rapport aux cellules 18 650, les cellules 21 700 peuvent supporter des courants de charge identiques, voire supérieurs.
· Les accus 21700 peuvent-ils être utilisés en remplacement des accus 18650 ?
Oui, les accus 21700 peuvent être utilisés en remplacement des accus 18650 à condition qu'il n'y ait pas de contraintes de taille, car les dimensions des éléments 21700 sont différentes de celles des éléments 18650.
· Avantages des piles 21700 :
En raison de la densité énergétique plus élevée des cellules individuelles, seul un tiers des cellules est requis, ce qui réduit la complexité de la gestion du système. Cela réduit à son tour l’utilisation de métaux et de composants électroniques, réduisant ainsi considérablement le poids des batteries au lithium. La densité énergétique globale sera améliorée dans une certaine mesure.
Avec la plus grande capacité des cellules individuelles, le nombre de cellules requis dans une batterie sera considérablement réduit lors de l'utilisation de 21 700 cellules.
Les batteries 21700 offrent une densité énergétique plus élevée que les batteries 18650 bien connues, et le coût peut en fait diminuer lorsqu'elles sont utilisées en grande quantité. En résumé, les batteries 21700 conservent la haute fiabilité et les performances stables des batteries 18650 tout en offrant des améliorations significatives des performances de la batterie sur divers aspects.
· Inconvénients des accus 18650 et 21700 :
Par rapport aux accus 18650, les accus 21700 ont une plus grande capacité mais nécessitent également des temps de charge plus longs. La plus grande taille de 21 700 cellules peut raccourcir leur durée de vie, réduire la sécurité de la batterie et son adaptabilité. Les problèmes de sécurité tournent principalement autour du risque de génération excessive de chaleur en raison de leur capacité plus élevée. Le coût de fabrication des batteries 21 700 est également relativement élevé.
Les batteries 18650 sont plus sujettes à la surcharge et à la décharge excessive, comme les autres batteries lithium-ion, et leur capacité a tendance à diminuer avec le temps.
Dans des applications telles que les véhicules électriques et certains domaines à forte puissance, les batteries 18650 peuvent ne pas fournir une capacité suffisante. Une seule cellule 18650 a généralement une capacité maximale de 3,5 Ah, et pour une densité énergétique et une rentabilité plus élevées, cela peut ne pas être réalisable. Cela nécessite un plus grand nombre de cellules dans les modules de batterie, ce qui augmente le coût et la complexité de la gestion de la batterie. Les cellules 21700, en revanche, sont légèrement plus grandes et offrent une capacité plus élevée, ce qui les rend adaptées aux applications nécessitant des capacités élevées.
· Domaines d'application des batteries 18650 et 21700 :
Les batteries 18650 sont couramment utilisées dans les appareils nécessitant moins d'énergie, tels que les appareils électroniques de poche, les batteries d'ordinateurs portables et les cigarettes électroniques, entre autres appareils portables.
Les batteries 21700, en raison de leur densité énergétique plus élevée et de leurs meilleures caractéristiques de performance, sont généralement utilisées dans les appareils électroniques haut de gamme. Ces applications incluent les véhicules électriques, les outils électriques, les instruments de diagnostic médical, les systèmes UPS médicaux, les fauteuils roulants électriques, etc.
Les appareils électroniques tels que les lampes de secours, les lecteurs multimédias portables et les haut-parleurs Bluetooth utilisent souvent des piles 18650 comme source d'alimentation. Cependant, les vélos et les voitures électriques peuvent utiliser à la fois des cellules 21 700 et 18 650 pour leurs besoins en énergie.
· Comment choisir entre 18650 et 21700 cellules de batterie ?
Le principal avantage des accus 21700 par rapport aux accus 18650 est leur capacité accrue, ce qui entraîne une autonomie plus longue. Les batteries 18650 offrent généralement une capacité allant de 1,5 Ah (1 500 mAh) à 3,0 Ah (3 000 mAh). Les batteries 18650 haut de gamme (3,0 Ah) sont confrontées à des défis de production, c'est pourquoi de nombreux fabricants optent pour des batteries de 2,5 Ah (2 500 mAh). En revanche, les batteries 21700, couramment utilisées dans les outils électriques, commencent avec une capacité de 3,0 Ah (3 000 mAh) et peuvent aller jusqu'à 4,0 Ah (4 000 mAh). Cela signifie que vous pouvez trouver des batteries compactes (1P) étiquetées 3Ah ou 4Ah, tandis que des batteries plus grandes (3P) peuvent atteindre 12Ah.
Voici une comparaison de capacité pour les batteries d’outils électriques typiques :
18650 :
Batterie 1P compacte : 2,0 Ah – 3,0 Ah (36 Wh – 54 Wh) Batterie 2P standard : 4,0 Ah – 6,0 Ah (72 Wh à 108 Wh) Batterie 3P haute capacité : 9,0 Ah (162 Wh) 21700 :
Batterie 1P compacte : 3,0 Ah – 4,0 Ah (54 Wh – 72 Wh) Batterie 2P standard : 6,0 Ah – 8,0 Ah (108 Wh – 144 Wh) Batterie 3P haute capacité : 9 Ah – 12 Ah (162 Wh – 216 Wh) Au choix entre 18650 et 21700 batteries lithium-ion pour outils électriques, la décision dépend de votre application spécifique. Les batteries 18650 sont plus portables en raison de leur taille et de leur poids, tandis que les batteries 21700 offrent une capacité plus importante et une autonomie plus longue, mais ont des dimensions et un poids plus importants. Dans les applications pratiques, les deux peuvent répondre aux exigences des outils électriques. Votre choix doit être basé sur les besoins spécifiques de vos outils et applications.
·Applications typiques des cellules de batterie 21 700
Une application typique des cellules 21 700 est la Tesla Model 3, qui utilise des batteries Panasonic 21 700 de 5 000 mAh.
