حققت صناعة بطاريات الليثيوم تقدمًا كبيرًا لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة للإلكترونيات والمعدات، بما في ذلك أدوات الطاقة والسيارات والأجهزة الطبية. على مدى العقدين الماضيين، أحجام وأشكال مختلفة من بطاريات الليثيوم تم إنتاجها استجابة للطلب المتقلب. شهدت نماذج الخلايا الأسطوانية نموًا هائلاً، حيث تتنافس نماذج 18650 و21700 على الحجم والسعة.
18650 أساسيات خلية البطارية
يبلغ قطر خلية البطارية 18650، التي طرحتها باناسونيك لأول مرة في عام 1994 وتم تحسينها في عام 2013، 18 ملم وطولها 65 ملم. وتتراوح سعاتها من 1200 مللي أمبير إلى 3600 مللي أمبير وتعمل بحوالي 3.6 إلى 3.7 فولت.
بلغ الطلب ذروته في عام 2011 تقريبًا بسبب ظهور السيارات الكهربائية مثل تسلا والطائرات بدون طيار والأجهزة الطبية، مما أدى إلى إنتاج ما يقرب من 2.55 مليار خلية في ذلك العام.
ومع ذلك، انخفض الطلب مع توجه الإلكترونيات نحو تصميمات أقل حجماً تتطلب طاقة أعلى. أدت المخاوف بشأن النقص المحتمل في بطاريات السيارات الكهربائية إلى قيام الشركات المصنعة بزيادة المعروض من الخلايا.
لتلبية الحاجة المتزايدة للبطاريات ذات السعة العالية، قد يكون من الضروري وجود نماذج أحدث مثل 21700.
21700 أساسيات خلية البطارية
ويبلغ قطر الخلايا البالغ عددها 21700، التي قدمتها باناسونيك وتسلا في عام 2017، 21 ملم وطولها 70 ملم.
إنها أكبر من 18650 خلية وتوفر سعة تتراوح من 4000 إلى 5000 مللي أمبير في الساعة بجهد اسمي يتراوح من 3.6 إلى 3.7 فولت.
تتوفر هذه البطاريات الأسطوانية المحمية (مع ميزات السلامة) أو غير المحمية (بدون أمان)، ويمكن أن تكون مسطحة أو ذات تصميم على شكل زر، مصممة خصيصًا لتحل محل 18650 في السيارات الكهربائية.
18650 مقابل 21700 مقارنة الخلايا
سعة الخلية
تقتصر سعة البطارية البالغة 18650 خلية على حوالي 3600 مللي أمبير نظرًا لحجمها.
وفي المقابل، يمكن أن تصل سعة البطارية 21700 إلى 5000 مللي أمبير في الساعة كحد أقصى، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 42%.
يكلف
تشير المعلومات الرسمية لشركة تسلا إلى أن نظام بطارية الليثيوم 21700 يكلف 155 دولارًا لكل كيلووات في الساعة، في حين أن نظام 18650 يكلف 171 دولارًا لكل كيلووات في الساعة، مما يؤدي إلى خفض التكلفة بحوالي 9%.
يرجع ارتفاع تكلفة 18650 إلى حاجته لمزيد من المواد الخام لتحقيق نفس السعة. على سبيل المثال، تتطلب بطارية 100 أمبير/ساعة 20 وحدة من 21700 خلية بسعة 5000 مللي أمبير/ساعة ولكنها تحتاج إلى 30 وحدة بسعة 3300 مللي أمبير/ساعة و18650 خلية.
كثافة الطاقة
تحتوي البطارية 21700 على كثافة الطاقة ما يقرب من 300 واط ساعة/كجم، في حين يصل 18650 إلى 250 واط ساعة/كجم فقط. وهذا يعني أن كثافة الطاقة في الطراز 21700 أعلى بنسبة 20% تقريبًا من كثافة الطاقة في الطراز 18650.
طلب
- 21700: السيارات الكهربائية، الأدوات الكهربائية، الإلكترونيات عالية الأداء، الطائرات بدون طيار
- 18650: الكشافات، أجهزة الفيب، الشواحن المحمولة
توقع الاتجاهات المستقبلية في صناعة البطاريات
وتتحول قطاعات الإلكترونيات والسيارات إلى خلية الليثيوم 21700 لكفاءتها التصنيعية وقدرتها المعززة.
في حين أن خلايا الحقيبة قد تكون لها تكاليف إنتاج أعلى، فإن كلا من الخلايا 18650 و21700 توفر سبلًا لخفض التكلفة. من المتوقع أن يؤدي التقدم التكنولوجي إلى خفض تكاليف تصنيع الخلايا الحقيبةية بمرور الوقت.
وقت التشغيل الأطول لـ 21700 يجعله بديلاً مناسبًا لـ 18650؛ ومع ذلك، ستظل الشركات المصنعة تستخدم 18650 خلية حيث تكون هناك حاجة إلى أحجام أصغر أو سعات أقل.
مع تطور الصناعة، سيظل الطلب على البطاريات خفيفة الوزن ذات التصميمات القابلة للتكيف، مما يدفع إلى التحول نحو الخلايا ذات السعة الأعلى مع السماح بالانتقال السلس من 18650 إلى 21700 دون إعادة تصميم كاملة.
خاتمة
يتحول مصنعو الخلايا من الدرجة الأولى من نموذج الخلية 18650 إلى نموذج الخلية 21700. عندما يصبح هذا التصميم أكثر شيوعًا، ستظهر اختلافات بناءً على احتياجات التطبيق. أحد الاعتبارات الرئيسية هو إمكانية وجود خلايا مسطحة؛ إذا تطابقت الخلية المسطحة مع أداء الخلية الأسطوانية 21700، فسوف يرتفع الطلب.
ومع ذلك، سيستمر الطلب على 18650 خلية في التطبيقات العسكرية والطبية والسيارات. ومع تشبع السوق بـ 21700 تصميم، قد تخفض الشركات المصنعة إنتاج 18650 بطارية. التشاور مع أ الشركة المصنعة لحزمة البطارية مثل Holo Battery يمكن أن تساعد الشركات على تقييم احتياجات البطارية الحالية وتوقع التغييرات المستقبلية مع تطور التقنيات.
مقالة ذات صلة:
