L’industrie des batteries au lithium a réalisé des progrès significatifs pour répondre à la demande croissante en énergie des appareils électroniques et des équipements, notamment les outils électriques, les voitures et les appareils médicaux. Au cours des deux dernières décennies, différentes tailles et formes de batteries au lithium ont été produits en réponse à une demande fluctuante. Les modèles de cellules cylindriques ont connu une croissance massive, les modèles 18650 et 21700 se disputant la taille et la capacité.
Bases des cellules de batterie 18650
La cellule de batterie 18650, lancée par Panasonic en 1994 et optimisée en 2013, mesure 18 mm de diamètre et 65 mm de longueur. Il a des capacités allant de 1 200 mAh à 3 600 mAh et fonctionne entre 3,6 et 3,7 volts environ.
La demande a culminé vers 2011 en raison de la montée en puissance des véhicules électriques comme Tesla, des drones et des appareils médicaux, ce qui a entraîné la production de près de 2,55 milliards de cellules cette année-là.
Cependant, la demande a diminué à mesure que l’électronique évolue vers des conceptions plus minces nécessitant une puissance plus élevée. Les inquiétudes concernant une éventuelle pénurie de batteries pour les véhicules électriques ont conduit les fabricants à surapprovisionner en cellules.
Pour répondre au besoin croissant de batteries de plus grande capacité, des modèles plus récents comme le 21700 peuvent être nécessaires.
Bases des cellules de batterie 21700
Les cellules 21700, introduites en 2017 par Panasonic et Tesla, mesurent 21 mm de diamètre et 70 mm de longueur.
Ils sont plus grands que les cellules 18650 et offrent une capacité de 4 000 à 5 000 mAh avec une tension nominale de 3,6 à 3,7 volts.
Disponibles protégées (avec dispositifs de sécurité) ou non protégées (sans sécurité), ces batteries cylindriques peuvent être plates ou avoir une conception à bouton, spécialement conçues pour remplacer le 18650 dans les véhicules électriques.
Comparaison des cellules 18650 et 21700
Capacité des cellules
La capacité de la batterie de 18 650 cellules est limitée à environ 3 600 mAh en raison de leur taille.
En revanche, la batterie 21700 peut atteindre une capacité maximale de 5 000 mAh, soit une augmentation de 42 %.
Coût
Les informations officielles de Tesla indiquent que le système de batterie au lithium 21700 coûte 155 $/kWh, tandis que le système 18650 coûte 171 $/kWh, ce qui entraîne une réduction des coûts d'environ 9 %.
Le coût plus élevé du 18650 est dû à son besoin de plus de matières premières pour atteindre la même capacité. Par exemple, une batterie de 100 Ah nécessite 20 unités de cellules 21 700 de 5 000 mAh mais a besoin de 30 unités de cellules 18650 de 3 300 mAh.
Densité énergétique
La batterie 21700 a un densité énergétique de près de 300 Wh/kg, alors que le 18650 n'atteint que 250 Wh/kg. Cela signifie que la densité énergétique du 21700 est près de 20 % supérieure à celle du 18650.
Application
- 21700 : véhicules électriques, outillage électroportatif, électronique haute performance, drones
- 18650 : lampes de poche, appareils de vapotage, chargeurs portables
Anticiper les tendances futures de l’industrie des batteries
Les secteurs de l'électronique et de l'automobile se tournent vers la pile au lithium 21 700 pour son efficacité de fabrication et sa capacité améliorée.
Même si les cellules en poche peuvent avoir des coûts de production plus élevés, les cellules 18650 et 21700 offrent toutes deux des possibilités de réduction des coûts. Les progrès technologiques devraient réduire les coûts de fabrication des cellules en poche au fil du temps.
La durée d’exécution plus longue du 21700 le positionne comme un remplacement approprié du 18650 ; cependant, les fabricants utiliseront toujours des cellules 18650 lorsque des tailles plus petites ou des capacités inférieures sont nécessaires.
À mesure que l'industrie évolue, les batteries légères aux conceptions adaptables resteront en demande, ce qui entraînera une transition vers des cellules de plus grande capacité tout en permettant des transitions en douceur de 18650 à 21700 sans refonte complète.
Conclusion
Les principaux fabricants de cellules passent du modèle 18650 au modèle 21700. À mesure que cette conception devient plus courante, des variations apparaîtront en fonction des besoins des applications. Une considération clé est le potentiel des cellules plates ; si une cellule plate correspond aux performances d’un 21700 cylindrique, la demande augmentera.
Cependant, la demande de cellules 18650 se poursuivra dans les applications militaires, médicales et automobiles. Alors que le marché sature de 21 700 modèles, les fabricants pourraient réduire la production de batteries 18 650. Consulter un fabricant de batteries comme Holo Battery peut aider les entreprises à évaluer les besoins actuels en matière de batteries et à anticiper les changements futurs à mesure que les technologies évoluent.
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