Традиционная батарея 18650 с развитой цепочкой поставок и низкой стоимостью представляет собой идеальную литий-ионную батарею, которая нашла широкое применение в области бытовой электроники. Однако из-за их меньшей емкости при использовании в секторе электромобилей часто требуется сборка десятков тысяч отдельных элементов в аккумуляторные блоки, что значительно усложняет управление аккумуляторными блоками. Поэтому под руководством Tesla развернулась буря по замене аккумуляторов 18650 на аккумуляторы 21700. Здесь я предоставлю всестороннее введение.
И ячейка 18650, и ячейка 21700 названы в зависимости от их размеров. Ячейка 18650 имеет длину 65 миллиметров и диаметр 18 миллиметров, а ячейка 21700 имеет длину 70 миллиметров и ширину 21 миллиметр. Эти два типа клеток имеют значительную разницу в размерах: один из них заметно больше другого. Эта разница в размерах позволяет ячейке 21700 иметь большую емкость и, как следствие, более высокую мощность по сравнению с ячейкой 18650.
· Сходства между ячейками 18650 и 21700:
- Обе батареи являются литий-ионными и имеют высокую скорость разряда.
- Ячейки 18650 и 21700 имеют одинаковое напряжение, составляющее 3,7 В.
- Оба типа клеток имеют относительно длительный срок службы.
- Принцип работы элементов: при зарядке аккумулятора ионы лития генерируются на положительном электроде аккумулятора. Эти генерируемые ионы лития перемещаются через электролит к отрицательному электроду. Отрицательный электрод, обычно изготовленный из слоистого графита, содержит множество микропор. Ионы лития, достигающие отрицательного электрода, внедряются в эти микропоры. Чем больше ионов лития внедрено, тем выше зарядная емкость аккумулятора.
· Различия между батареями 18650 и 21700:
(1) Размер
Как упоминалось ранее, аккумулятор 18650 имеет длину 65 миллиметров и диаметр 18 миллиметров, а аккумулятор 21700 — 70 миллиметров в длину и 21 миллиметр в ширину.
(2) Емкость
Батареи 18650 обычно имеют емкость от 1200 мАч до 3600 мАч, а батареи 21700 обычно имеют емкость от 3000 мАч до 5000 мАч.
(3) Вес
Вес аккумулятора 18650 составляет примерно 48 грамм, а аккумулятора 21700 — около 60 грамм. (Вес может незначительно отличаться в зависимости от технических характеристик.)
(4) Цена
Из-за обновленных функций и возможностей аккумуляторов 21700 они, как правило, дороже по сравнению с аккумуляторами 18650.
(5) Области применения
Батареи 18650 обычно используются в устройствах с меньшими требованиями к мощности, таких как портативные электронные устройства, аккумуляторы для ноутбуков и электронные сигареты. Напротив, батареи 21700, с их более высокой плотностью энергии и лучшими характеристиками, обычно используются в высокотехнологичных электронных устройствах, включая электромобили, электроинструменты и высокопроизводительное портативное освещение, среди прочего.
· Принцип работы ячеек
Когда аккумулятор заряжается, на положительном электроде аккумулятора генерируются ионы лития. Эти генерируемые ионы лития затем движутся через электролит к отрицательному электроду. Отрицательный электрод, который обычно состоит из слоистого графита, содержит множество микропор. Ионы лития, достигающие отрицательного электрода, внедряются в микропоры углеродных слоев. Чем больше ионов лития внедрено, тем выше зарядная емкость аккумулятора.
· Области применения аккумуляторов 18650 и 21700:
Аккумуляторы 18650 обычно используются в устройствах с более низкими требованиями к мощности, таких как портативные электронные устройства, аккумуляторы для ноутбуков и электронные сигареты, а также в других портативных устройствах.
Батареи 21700 из-за их более высокой плотности энергии и лучших эксплуатационных характеристик обычно используются в электронных устройствах высокого класса. К таким приложениям относятся электромобили, электроинструменты, медицинские диагностические инструменты, медицинские системы бесперебойного питания, электрические инвалидные коляски и многое другое.
Электронные устройства, такие как аварийное освещение, портативные медиаплееры и колонки Bluetooth, часто используют в качестве источника питания батареи 18650. Однако электрические велосипеды и электромобили могут использовать для своих нужд аккумуляторы как 21700, так и 18650.
· Можно ли использовать зарядное устройство 18650 для зарядки аккумулятора 21700?
Да, зарядные устройства, рассчитанные на элементы 18650, можно использовать для зарядки элементов 21700. Зарядные устройства не зависят от емкости аккумулятора, поэтому они будут заряжать 21700 ячеек так же, как заряжают 18650 ячеек. По сравнению с элементами 18650, элементы 21700 могут поддерживать такой же или даже более высокий зарядный ток.
· Можно ли использовать батареи 21700 вместо батарей 18650?
Да, батареи 21700 можно использовать в качестве замены батарей 18650, если нет ограничений по размеру, поскольку размеры ячеек 21700 отличаются от размеров ячеек 18650.
· Преимущества аккумуляторов 21700:
Из-за более высокой плотности энергии отдельных ячеек требуется только одна треть ячеек, что снижает сложность управления системой. Это, в свою очередь, уменьшает использование металлов и электронных компонентов, что значительно снижает вес литиевых батарей. Общая плотность энергии будет в определенной степени улучшена.
Благодаря большей емкости отдельных ячеек количество ячеек, необходимое в аккумуляторном блоке, будет значительно уменьшено при использовании ячеек 21700.
Батареи 21700 обеспечивают более высокую плотность энергии по сравнению с известными батареями 18650, а их стоимость может даже снизиться при использовании в больших количествах. Таким образом, батареи 21700 сохраняют высокую надежность и стабильную работу батарей 18650, обеспечивая при этом значительное улучшение производительности батареи по различным аспектам.
· Недостатки аккумуляторов 18650 и 21700:
По сравнению с батареями 18650, батареи 21700 имеют большую емкость, но требуют более длительного времени зарядки. Больший размер элементов 21700 может сократить срок их службы, снизить безопасность аккумуляторов и адаптируемость. Проблемы безопасности в первую очередь связаны с возможностью чрезмерного выделения тепла из-за их более высокой мощности. Стоимость производства аккумуляторов 21700 также относительно высока.
Аккумуляторы 18650 более склонны к перезарядке и чрезмерной разрядке, как и другие литий-ионные аккумуляторы, и их емкость имеет тенденцию со временем уменьшаться.
В таких приложениях, как электромобили и некоторые поля высокой мощности, батареи 18650 могут не обеспечить достаточную емкость. Максимальная емкость одного элемента 18650 обычно составляет 3,5 Ач, а для более высокой плотности энергии и экономической эффективности это может оказаться невозможным. Это приводит к необходимости увеличения количества ячеек в аккумуляторных модулях, что увеличивает стоимость и сложность управления батареями. С другой стороны, элементы 21700 немного больше по размеру и обеспечивают более высокую емкость, что делает их подходящими для приложений с высокими требованиями к емкости.
· Области применения аккумуляторов 18650 и 21700:
Аккумуляторы 18650 обычно используются в устройствах с более низкими требованиями к мощности, таких как портативные электронные устройства, аккумуляторы для ноутбуков и электронные сигареты, а также в других портативных устройствах.
Батареи 21700 из-за их более высокой плотности энергии и лучших эксплуатационных характеристик обычно используются в электронных устройствах высокого класса. К таким приложениям относятся электромобили, электроинструменты, медицинские диагностические инструменты, медицинские системы бесперебойного питания, электрические инвалидные коляски и многое другое.
Электронные устройства, такие как аварийное освещение, портативные медиаплееры и колонки Bluetooth, часто используют в качестве источника питания батареи 18650. Однако электрические велосипеды и электромобили могут использовать для своих нужд аккумуляторы как 21700, так и 18650.
· Как выбрать между аккумуляторами 18650 и 21700?
Главным преимуществом аккумуляторов 21700 перед аккумуляторами 18650 является их увеличенная емкость, что приводит к увеличению времени автономной работы. Аккумуляторы 18650 обычно имеют емкость от 1,5 Ач (1500 мАч) до 3,0 Ач (3000 мАч). Высокопроизводительные аккумуляторы 18650 (3,0 Ач) сталкиваются с проблемами производства, поэтому многие производители выбирают аккумуляторы емкостью 2,5 Ач (2500 мАч). Напротив, аккумуляторы 21700, обычно используемые в электроинструментах, имеют емкость от 3,0 Ач (3000 мАч) и могут достигать 4,0 Ач (4000 мАч). Это означает, что вы можете найти компактные аккумуляторные блоки (1P) с маркировкой 3 Ач или 4 Ач, а более крупные аккумуляторные блоки (3P) могут достигать 12 Ач.
Вот сравнение емкости типичных аккумуляторов для электроинструментов:
18650:
Компактный аккумулятор 1P: 2,0–3,0 Ач (36–54 Втч) Стандартный аккумулятор 2P: 4,0–6,0 Ач (72–108 Втч) Аккумулятор 3P высокой емкости: 9,0 Ач (162 Втч) 21700:
Компактный аккумулятор 1P: 3,0–4,0 Ач (54–72 Втч) Стандартный аккумулятор 2P: 6,0–8,0 Ач (108–144 Втч) Аккумулятор 3P высокой емкости: 9–12 Ач (162–216 Втч) При выборе между 18650 и литий-ионные аккумуляторы 21700 для электроинструментов, решение зависит от вашего конкретного применения. Батареи 18650 более портативны из-за своего размера и веса, тогда как батареи 21700 обеспечивают большую емкость и более длительное время работы, но имеют большие размеры и вес. В практическом применении оба могут соответствовать требованиям электроинструментов. Ваш выбор должен основываться на конкретных потребностях ваших инструментов и приложений.
·Типичные применения аккумуляторных элементов 21700
Типичное применение элементов 21700 — в Tesla Model 3, в которой используются аккумуляторы Panasonic 21700 емкостью 5000 мАч.
