Przemysł baterii litowych poczynił znaczne postępy, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na energię elektroniki i sprzętu, w tym elektronarzędzi, samochodów i urządzeń medycznych. W ciągu ostatnich dwóch dekad różne rozmiary i kształty baterii litowych zostały wyprodukowane w odpowiedzi na zmienny popyt. Modele ogniw cylindrycznych odnotowały ogromny rozwój, a modele 18650 i 21700 konkurowały pod względem rozmiaru i pojemności.
Podstawy ogniw akumulatorowych 18650
Ogniwo akumulatorowe 18650, wprowadzone przez firmę Panasonic w 1994 r. i zoptymalizowane w 2013 r., ma średnicę 18 mm i długość 65 mm. Ma pojemność od 1200 mAh do 3600 mAh i działa przy napięciu około 3,6 do 3,7 wolta.
Popyt osiągnął szczyt około 2011 r. ze względu na wzrost liczby pojazdów elektrycznych, takich jak Tesla, drony i urządzenia medyczne, w wyniku czego w tym roku wyprodukowano prawie 2,55 miliarda ogniw.
Jednak popyt spadł, ponieważ elektronika zmierza w kierunku cieńszych konstrukcji wymagających większej mocy. Obawy dotyczące potencjalnych niedoborów akumulatorów do pojazdów elektrycznych doprowadziły producentów do nadmiernej podaży ogniw.
Aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na akumulatory o większej pojemności, mogą być konieczne nowsze modele, takie jak 21700.
Podstawy ogniw akumulatorowych 21700
Ogniwa 21700, wprowadzone na rynek w 2017 roku przez Panasonic i Teslę, mają średnicę 21 mm i długość 70 mm.
Są większe niż ogniwa 18650 i oferują pojemność od 4000 do 5000 mAh przy napięciu nominalnym od 3,6 do 3,7 wolta.
Dostępne w wersji zabezpieczonej (z funkcjami bezpieczeństwa) lub niezabezpieczonej (bez zabezpieczenia), te cylindryczne akumulatory mogą być płaskie lub mieć konstrukcję z guzikiem, specjalnie zaprojektowaną w celu zastąpienia akumulatora 18650 w pojazdach elektrycznych.
Porównanie ogniw 18650 i 21700
Pojemność ogniwa
Pojemność baterii ogniw 18650 jest ograniczona do około 3600 mAh ze względu na ich rozmiar.
Natomiast akumulator 21700 może osiągnąć maksymalną pojemność 5000 mAh, co stanowi wzrost o 42%.
Koszt
Z oficjalnych informacji Tesli wynika, że system akumulatorów litowych 21700 kosztuje 155 dolarów/kWh, natomiast system 18650 kosztuje 171 dolarów/kWh, co oznacza redukcję kosztów o około 9%.
Wyższy koszt modelu 18650 wynika z zapotrzebowania na więcej surowców, aby osiągnąć tę samą wydajność. Na przykład akumulator 100 Ah wymaga 20 jednostek ogniw 5000 mAh 21700, ale potrzebuje 30 jednostek ogniw 3300 mAh 18650.
Gęstość energii
Bateria 21700 ma gęstość energii prawie 300 Wh/kg, podczas gdy 18650 osiąga zaledwie 250 Wh/kg. Oznacza to, że gęstość energii 21700 jest prawie 20% wyższa niż w 18650.
Aplikacja
- 21700: pojazdy elektryczne, elektronarzędzia, elektronika wysokiej wydajności, drony
- 18650: latarki, urządzenia do waporyzacji, ładowarki przenośne
Przewidywanie przyszłych trendów w branży akumulatorów
Sektory elektroniczny i motoryzacyjny przechodzą na ogniwa litowe 21700 ze względu na wydajność produkcji i zwiększoną pojemność.
Chociaż ogniwa woreczkowe mogą wiązać się z wyższymi kosztami produkcji, zarówno ogniwa 18650, jak i 21700 zapewniają możliwości obniżenia kosztów. Oczekuje się, że postęp technologiczny z czasem obniży koszty produkcji ogniw woreczkowych.
Dłuższy czas działania modelu 21700 sprawia, że jest on odpowiednim zamiennikiem modelu 18650; jednakże producenci będą nadal używać ogniw 18650 tam, gdzie potrzebne są mniejsze rozmiary lub mniejsza pojemność.
Wraz z rozwojem branży zapotrzebowanie na lekkie akumulatory o elastycznej konstrukcji pozostanie, co spowoduje przejście w kierunku ogniw o większej pojemności, umożliwiając jednocześnie płynne przejście z 18650 na 21700 bez konieczności całkowitego przeprojektowywania.
Wniosek
Najwięksi producenci ogniw przechodzą z modelu ogniw 18650 na model 21700. W miarę jak ten projekt stanie się coraz bardziej powszechny, pojawią się różnice w zależności od potrzeb aplikacji. Kluczową kwestią jest potencjał płaskich ogniw; jeśli płaskie ogniwo dorówna wydajnością cylindrycznego 21700, popyt wzrośnie.
Jednak popyt na ogniwa 18650 będzie kontynuowany w zastosowaniach wojskowych, medycznych i motoryzacyjnych. W miarę nasycenia rynku konstrukcjami 21700 producenci mogą zmniejszyć produkcję akumulatorów 18650. Konsultacje z A producent akumulatorów takie jak Holo Battery mogą pomóc firmom ocenić bieżące potrzeby w zakresie akumulatorów i przewidzieć przyszłe zmiany w miarę ewolucji technologii.
Powiązany artykuł:
