Индустрия литиевых батарей добилась значительного прогресса в удовлетворении растущих потребностей в электроэнергии электроники и оборудования, включая электроинструменты, автомобили и медицинские устройства. За последние два десятилетия, литиевые батареи различных размеров и форм были произведены в ответ на колебания спроса. Модели с цилиндрическими ячейками получили огромный рост: модели 18650 и 21700 конкурируют за размер и емкость.
Основы аккумуляторных батарей 18650
Аккумуляторная батарея 18650, дебютировавшая Panasonic в 1994 году и оптимизированная в 2013 году, имеет диаметр 18 мм и длину 65 мм. Он имеет емкость от 1200 мАч до 3600 мАч и работает при напряжении от 3,6 до 3,7 В.
Спрос достиг своего пика примерно в 2011 году из-за роста количества электромобилей, таких как Tesla, дронов и медицинских устройств, в результате чего в этом году было произведено почти 2,55 миллиарда ячеек.
Однако спрос снизился по мере того, как электроника переходит к более тонким конструкциям, требующим более высокой мощности. Обеспокоенность по поводу потенциальной нехватки аккумуляторов для электромобилей привела к тому, что производители начали производить избыточное количество аккумуляторов.
Для удовлетворения растущей потребности в батареях большей емкости могут потребоваться новые модели, такие как 21700.
Основы аккумуляторной батареи 21700
Элементы 21700, представленные в 2017 году компаниями Panasonic и Tesla, имеют диаметр 21 мм и длину 70 мм.
Они больше, чем элементы 18650, и имеют емкость от 4000 до 5000 мАч при номинальном напряжении от 3,6 до 3,7 В.
Доступные как защищенные (с функциями безопасности) или незащищенные (без безопасности), эти цилиндрические батареи могут быть плоскими или иметь конструкцию с кнопочной крышкой, специально разработанную для замены 18650 в электромобилях.
Сравнение ячеек 18650 и 21700
Емкость ячейки
Емкость аккумулятора из 18650 ячеек ограничена примерно 3600 мАч из-за их размера.
Напротив, аккумулятор 21700 может достигать максимальной емкости 5000 мАч, что представляет собой увеличение на 42%.
Расходы
Официальная информация Tesla указывает, что система литиевых батарей 21700 стоит 155 долларов США/кВтч, а система 18650 стоит 171 доллар США/кВтч, что приводит к снижению затрат примерно на 9%.
Более высокая стоимость 18650 обусловлена необходимостью большего количества сырья для достижения той же производительности. Например, для аккумулятора емкостью 100 Ач требуется 20 ячеек 21700 емкостью 5000 мАч, но требуется 30 ячеек 18650 емкостью 3300 мАч.
Плотность энергии
Аккумулятор 21700 имеет плотность энергии около 300 Втч/кг, а у 18650 — всего 250 Втч/кг. Это означает, что плотность энергии 21700 почти на 20% выше, чем у 18650.
Приложение
- 21700: электромобили, электроинструменты, высокопроизводительная электроника, дроны
- 18650: фонарики, устройства для парения, портативные зарядные устройства.
Прогнозирование будущих тенденций в аккумуляторной промышленности
Электроника и автомобилестроение переходят на литиевые элементы 21700 из-за их производственной эффективности и повышенной мощности.
Несмотря на то, что стоимость производства пакетных элементов может быть выше, элементы как 18650, так и 21700 обеспечивают возможности для снижения затрат. Ожидается, что технологические достижения со временем снизят затраты на производство пакетных ячеек.
Более длительное время работы 21700 делает его подходящей заменой 18650; однако производители по-прежнему будут использовать элементы 18650 там, где необходимы меньшие размеры или меньшая емкость.
По мере развития отрасли легкие батареи с адаптируемой конструкцией будут оставаться востребованными, что приведет к переходу к элементам более высокой емкости, одновременно обеспечивая плавный переход от 18650 к 21700 без полной модернизации.
Заключение
Ведущие производители ячеек переходят с модели 18650 на модель 21700. По мере того, как эта конструкция становится все более распространенной, будут появляться ее вариации в зависимости от потребностей приложений. Ключевым моментом является возможность появления плоских ячеек; если плоская ячейка будет соответствовать производительности цилиндрической 21700, спрос резко возрастет.
Однако спрос на элементы 18650 сохранится в военной, медицинской и автомобильной сферах. Поскольку рынок насыщается моделями 21700, производители могут сократить производство аккумуляторов 18650. Консультации с производитель аккумуляторных батарей такие как Holo Battery, могут помочь компаниям оценить текущие потребности в батареях и предвидеть будущие изменения по мере развития технологий.
Связанная статья:
