리튬 배터리 산업은 전동 공구, 자동차, 의료 기기를 포함한 전자 및 장비의 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 상당한 발전을 이루었습니다. 지난 20년 동안, 다양한 크기와 모양의 리튬 배터리 변동하는 수요에 맞춰 생산되었습니다. 원통형 셀 모델은 18650 및 21700 모델이 크기와 용량을 놓고 경쟁하면서 엄청난 성장을 보였습니다.
18650 배터리 셀 기본 사항
파나소닉이 1994년에 출시하고 2013년에 최적화한 18650 배터리 셀은 직경이 18mm, 길이가 65mm입니다. 용량은 1,200mAh~3,600mAh이며 약 3.6~3.7V에서 작동합니다.
2011년을 전후해 테슬라 등 전기차, 드론, 의료기기 등의 등장으로 수요가 정점에 이르렀고, 그 해 약 25억 5천만 개의 셀이 생산됐다.
그러나 전자 제품이 더 높은 전력을 요구하는 더 얇은 설계로 이동함에 따라 수요가 감소했습니다. 전기 자동차의 잠재적인 배터리 부족에 대한 우려로 인해 제조업체는 셀을 과잉 공급하게 되었습니다.
더 높은 용량의 배터리에 대한 증가하는 요구를 충족하려면 21700과 같은 최신 모델이 필요할 수 있습니다.
21700 배터리 셀 기본 사항
Panasonic과 Tesla가 2017년에 출시한 21700 셀은 직경이 21mm, 길이가 70mm입니다.
18650 셀보다 크며 3.6~3.7V의 공칭 전압에서 4,000~5,000mAh의 용량을 제공합니다.
보호형(안전 기능 있음) 또는 비보호형(안전 없음)으로 제공되는 이 원통형 배터리는 전기 자동차의 18650을 대체하도록 특별히 설계된 평면이거나 버튼 상단 디자인일 수 있습니다.
18650 대 21700 셀 비교
셀 용량
18650셀의 배터리 용량은 크기 때문에 약 3,600mAh로 제한된다.
반면 21700 배터리는 최대 용량이 5,000mAh로 42% 증가했다.
비용
Tesla의 공식 정보에 따르면 21700 리튬 배터리 시스템의 가격은 $155/kWh인 반면, 18650 시스템의 가격은 $171/kWh로 약 9%의 비용 절감 효과가 있는 것으로 나타났습니다.
18650의 가격이 더 높은 이유는 동일한 용량을 달성하기 위해 더 많은 원자재가 필요하기 때문입니다. 예를 들어 100Ah 배터리에는 5,000mAh 21700 셀 20개가 필요하지만 3,300mAh 18650 셀 30개가 필요합니다.
에너지 밀도
21700 배터리에는 에너지 밀도 거의 300Wh/kg에 달하는 반면 18650은 250Wh/kg에 불과합니다. 이는 21700의 에너지 밀도가 18650보다 거의 20% 더 높다는 것을 의미합니다.
애플리케이션
- 21700: 전기차, 전동공구, 고성능 전자기기, 드론
- 18650: 손전등, 베이핑 기기, 휴대용 충전기
배터리 산업의 미래 동향 예측
전자·자동차 부문에서는 제조 효율성과 용량 향상을 위해 21700 리튬셀로 전환하고 있다.
파우치 셀은 생산 비용이 더 높을 수 있지만 18650 및 21700 셀 모두 비용 절감 수단을 제공합니다. 기술 발전으로 인해 시간이 지남에 따라 파우치 셀 제조 비용이 낮아질 것으로 예상됩니다.
21700은 런타임이 길어 18650을 대체하기에 적합합니다. 그러나 제조업체는 더 작은 크기나 더 낮은 용량이 필요한 경우에는 여전히 18650 셀을 사용합니다.
업계가 발전함에 따라 적응형 설계를 갖춘 경량 배터리에 대한 수요가 계속 유지되어 더 높은 용량의 셀로의 전환을 촉진하는 동시에 완전한 재설계 없이 18650에서 21700으로 원활하게 전환할 수 있습니다.
결론
최상위 셀 제조업체는 18650에서 21700 셀 모델로 전환하고 있습니다. 이 디자인이 더욱 일반화됨에 따라 애플리케이션 요구 사항에 따라 변형이 나타날 것입니다. 주요 고려 사항은 플랫 셀의 잠재력입니다. 플랫셀이 원통형 21700의 성능과 맞먹는다면 수요가 급증할 것이다.
그러나 18650 셀에 대한 수요는 군사, 의료 및 자동차 애플리케이션에서 계속될 것입니다. 시장이 21700 디자인으로 포화됨에 따라 제조업체는 18650 배터리 생산을 줄일 수 있습니다. 상담 배터리 팩 제조업체 Holo Battery와 같은 기술은 기업이 현재 배터리 요구 사항을 평가하고 기술 발전에 따른 향후 변화를 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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