De lithiumbatterij-industrie heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt om te voldoen aan de stijgende energiebehoefte van elektronica en apparatuur, waaronder elektrisch gereedschap, auto's en medische apparatuur. In de afgelopen twee decennia is verschillende maten en vormen lithiumbatterijen geproduceerd als reactie op de fluctuerende vraag. Cilindrische celmodellen hebben een enorme groei doorgemaakt, waarbij de 18650- en 21700-modellen strijden om grootte en capaciteit.
18650 Basisprincipes van batterijcellen
De 18650-batterijcel, geïntroduceerd door Panasonic in 1994 en geoptimaliseerd in 2013, heeft een diameter van 18 mm en een lengte van 65 mm. Het heeft capaciteiten variërend van 1.200 mAh tot 3.600 mAh en werkt op ongeveer 3,6 tot 3,7 volt.
De vraag piekte rond 2011 als gevolg van de opkomst van elektrische voertuigen zoals Tesla, drones en medische apparatuur, wat resulteerde in een productie van bijna 2,55 miljard cellen dat jaar.
De vraag is echter afgenomen naarmate de elektronica zich ontwikkelt in de richting van slankere ontwerpen die een hoger vermogen vereisen. Bezorgdheid over een mogelijk batterijtekort voor elektrische voertuigen leidde ertoe dat fabrikanten een overaanbod aan cellen kregen.
Om aan de groeiende behoefte aan batterijen met een hogere capaciteit te voldoen, kunnen nieuwere modellen zoals de 21700 nodig zijn.
21700 Basisprincipes van batterijcellen
De 21700-cellen, in 2017 geïntroduceerd door Panasonic en Tesla, hebben een diameter van 21 mm en een lengte van 70 mm.
Ze zijn groter dan de 18650-cellen en bieden een capaciteit van 4.000 tot 5.000 mAh met een nominale spanning van 3,6 tot 3,7 volt.
Deze cilindrische batterijen zijn beschikbaar als beschermd (met veiligheidsvoorzieningen) of onbeschermd (zonder veiligheid). Ze kunnen plat zijn of een knopontwerp hebben, speciaal ontworpen om de 18650 in elektrische voertuigen te vervangen.
Vergelijking van 18650 versus 21700 cellen
Celcapaciteit
De batterijcapaciteit van 18650 cellen is vanwege hun formaat beperkt tot ongeveer 3.600 mAh.
Daarentegen kan de 21700-batterij een maximale capaciteit van 5.000 mAh bereiken, wat een toename van 42% betekent.
Kosten
Uit de officiële informatie van Tesla blijkt dat het 21700 lithiumbatterijsysteem $155/kWh kost, terwijl het 18650-systeem $171/kWh kost, wat resulteert in een kostenbesparing van ongeveer 9%.
De hogere kosten van de 18650 zijn te wijten aan de behoefte aan meer grondstoffen om dezelfde capaciteit te bereiken. Een batterij van 100 Ah heeft bijvoorbeeld 20 eenheden van 5.000 mAh 21700-cellen nodig, maar heeft 30 eenheden van 3.300 mAh 18650-cellen nodig.
Energiedichtheid
De 21700-batterij heeft een energiedichtheid van bijna 300 Wh/kg, terwijl de 18650 slechts 250 Wh/kg haalt. Dit betekent dat de energiedichtheid van de 21700 bijna 20% hoger is dan die van de 18650.
Sollicitatie
- 21700: elektrische voertuigen, elektrisch gereedschap, hoogwaardige elektronica, drones
- 18650: zaklampen, vapenapparaten, draagbare opladers
Anticiperen op toekomstige trends in de batterijindustrie
De elektronica- en automobielsector schakelen over op 21700-lithiumcellen vanwege de productie-efficiëntie en verbeterde capaciteit.
Hoewel buidelcellen hogere productiekosten kunnen hebben, bieden zowel 18650- als 21700-cellen mogelijkheden voor kostenverlaging. Verwacht wordt dat technologische vooruitgang de productiekosten van zakjescellen in de loop van de tijd zal verlagen.
De langere looptijd van de 21700 positioneert hem als een geschikte vervanging voor de 18650; Fabrikanten zullen echter nog steeds 18650-cellen gebruiken waar kleinere formaten of lagere capaciteiten nodig zijn.
Naarmate de industrie evolueert, zal er vraag blijven naar lichtgewicht batterijen met aanpasbare ontwerpen, wat leidt tot een verschuiving naar cellen met een hogere capaciteit en tegelijkertijd een soepele overgang van 18650 naar 21700 mogelijk maakt zonder volledig herontwerp.
Conclusie
Topcelfabrikanten schakelen over van het 18650-celmodel naar het 21700-celmodel. Naarmate dit ontwerp gebruikelijker wordt, zullen er variaties ontstaan op basis van de toepassingsbehoeften. Een belangrijke overweging is het potentieel voor platte cellen; als een platte cel de prestaties van een cilindrische 21700 evenaart, zal de vraag enorm stijgen.
De vraag naar 18650-cellen zal echter blijven bestaan in militaire, medische en automobieltoepassingen. Naarmate de markt verzadigd raakt met 21700-ontwerpen, kunnen fabrikanten de productie van 18650-batterijen verminderen. Overleg met A fabrikant van accupakketten zoals Holo Battery kan bedrijven helpen de huidige batterijbehoeften te beoordelen en te anticiperen op toekomstige veranderingen naarmate technologieën evolueren.
Gerelateerd artikel:
