La industria de las baterías de litio ha logrado avances significativos para satisfacer las crecientes demandas de energía de la electrónica y los equipos, incluidas herramientas eléctricas, automóviles y dispositivos médicos. Durante las últimas dos décadas, Varios tamaños y formas de baterías de litio. Se han producido en respuesta a la demanda fluctuante. Los modelos de celdas cilíndricas han experimentado un crecimiento masivo, y los modelos 18650 y 21700 compiten por tamaño y capacidad.
Conceptos básicos de las celdas de batería 18650
La celda de batería 18650, presentada por Panasonic en 1994 y optimizada en 2013, mide 18 mm de diámetro y 65 mm de longitud. Tiene capacidades que van desde 1.200 mAh a 3.600 mAh y funciona entre 3,6 y 3,7 voltios.
La demanda alcanzó su punto máximo alrededor de 2011 debido al aumento de vehículos eléctricos como Tesla, drones y dispositivos médicos, lo que resultó en la producción de casi 2.550 millones de células ese año.
Sin embargo, la demanda ha disminuido a medida que la electrónica avanza hacia diseños más delgados que requieren mayor potencia. La preocupación por la posible escasez de baterías para vehículos eléctricos llevó a los fabricantes a suministrar un exceso de celdas.
Para satisfacer la creciente necesidad de baterías de mayor capacidad, pueden ser necesarios modelos más nuevos como el 21700.
Conceptos básicos de las celdas de batería 21700
Las celdas 21700, introducidas en 2017 por Panasonic y Tesla, miden 21 mm de diámetro y 70 mm de longitud.
Son más grandes que las 18650 celdas y ofrecen una capacidad de 4.000 a 5.000 mAh con un voltaje nominal de 3,6 a 3,7 voltios.
Disponibles como protegidas (con características de seguridad) o sin protección (sin seguridad), estas baterías cilíndricas pueden ser planas o tener un diseño de botón, diseñado específicamente para reemplazar el 18650 en vehículos eléctricos.
Comparación de celdas 18650 frente a 21700
Capacidad de la celda
La capacidad de la batería de 18650 celdas está limitada a unos 3600 mAh debido a su tamaño.
Por el contrario, la batería 21700 puede alcanzar una capacidad máxima de 5.000 mAh, lo que representa un aumento del 42%.
Costo
La información oficial de Tesla indica que el sistema de batería de litio 21700 cuesta $155/kWh, mientras que el sistema 18650 cuesta $171/kWh, lo que resulta en una reducción de costos de alrededor del 9%.
El mayor costo del 18650 se debe a que necesita más materias primas para lograr la misma capacidad. Por ejemplo, una batería de 100 Ah requiere 20 unidades de 5000 mAh 21700 celdas pero necesita 30 unidades de 3300 mAh 18650 celdas.
Densidad de energía
La batería 21700 tiene una densidad de energía de casi 300 Wh/kg, mientras que el 18650 alcanza sólo 250 Wh/kg. Esto significa que la densidad de energía del 21700 es casi un 20% mayor que la del 18650.
Solicitud
- 21700: vehículos eléctricos, herramientas eléctricas, electrónica de alto rendimiento, drones
- 18650: linternas, dispositivos de vapeo, cargadores portátiles
Anticipación de las tendencias futuras en la industria de las baterías
Los sectores de la electrónica y la automoción están cambiando a 21700 celdas de litio por su eficiencia de fabricación y mayor capacidad.
Si bien las celdas de bolsa pueden tener costos de producción más altos, tanto las celdas 18650 como las 21700 brindan vías para reducir costos. Se espera que los avances tecnológicos reduzcan los costos de fabricación de las células de bolsa con el tiempo.
El mayor tiempo de ejecución del 21700 lo posiciona como un reemplazo adecuado para el 18650; sin embargo, los fabricantes seguirán utilizando celdas 18650 cuando se necesiten tamaños más pequeños o menores capacidades.
A medida que la industria evolucione, seguirá habiendo demanda de baterías livianas con diseños adaptables, lo que provocará un cambio hacia celdas de mayor capacidad y permitirá transiciones suaves de 18650 a 21700 sin rediseños completos.
Conclusión
Los fabricantes de celdas de primer nivel están pasando del modelo de celda 18650 al modelo de celda 21700. A medida que este diseño se vuelva más común, surgirán variaciones según las necesidades de la aplicación. Una consideración clave es el potencial de las celdas planas; Si una celda plana iguala el rendimiento de un 21700 cilíndrico, la demanda aumentará.
Sin embargo, la demanda de celdas 18650 continuará en aplicaciones militares, médicas y automotrices. A medida que el mercado se satura con diseños 21700, los fabricantes pueden reducir la producción de baterías 18650. Consultando con un fabricante de baterías como Holo Battery puede ayudar a las empresas a evaluar las necesidades actuales de baterías y anticipar cambios futuros a medida que evolucionan las tecnologías.
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