อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมมีความก้าวหน้าอย่างมากในการตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ รวมถึงเครื่องมือไฟฟ้า รถยนต์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ ตลอดสองทศวรรษที่ผ่านมา แบตเตอรี่ลิเธียมขนาดและรูปร่างต่างๆ ถูกผลิตขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการที่ผันผวน เซลล์ทรงกระบอกมีการเติบโตอย่างมาก โดยรุ่น 18650 และ 21700 แข่งขันกันในด้านขนาดและความจุ
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเซลล์แบตเตอรี่ 18650
เซลล์แบตเตอรี่ 18650 เปิดตัวโดย Panasonic ในปี 1994 และปรับปรุงประสิทธิภาพในปี 2013 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. และยาว 65 มม. มีความจุตั้งแต่ 1,200 mAh ถึง 3,600 mAh และทำงานที่ประมาณ 3.6 ถึง 3.7 โวลต์
ความต้องการพุ่งสูงสุดประมาณปี 2554 เนื่องจากยานพาหนะไฟฟ้า เช่น เทสลา โดรน และอุปกรณ์ทางการแพทย์มีเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีการผลิตเซลล์เกือบ 2.55 พันล้านเซลล์ในปีนั้น
อย่างไรก็ตาม ความต้องการลดลงเนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนไปสู่การออกแบบที่เพรียวบางซึ่งต้องใช้พลังงานสูงกว่า ความกังวลเกี่ยวกับปัญหาการขาดแคลนแบตเตอรี่ที่อาจเกิดขึ้นสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าทำให้ผู้ผลิตมีเซลล์ล้นเกิน
เพื่อตอบสนองความต้องการแบตเตอรี่ความจุสูงที่เพิ่มขึ้น จึงอาจจำเป็นต้องมีรุ่นใหม่กว่าเช่น 21700
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเซลล์แบตเตอรี่ 21700
เซลล์ 21700 เปิดตัวในปี 2560 โดย Panasonic และ Tesla มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม. และยาว 70 มม.
มีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ 18650 และมีความจุ 4,000 ถึง 5,000 mAh โดยมีแรงดันไฟฟ้าปกติ 3.6 ถึง 3.7 โวลต์
แบตเตอรี่ทรงกระบอกเหล่านี้มีให้เลือกทั้งแบบมีการป้องกัน (พร้อมคุณสมบัติด้านความปลอดภัย) หรือไม่มีการป้องกัน (ไม่มีความปลอดภัย) หรือมีการออกแบบปุ่มด้านบน ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้แทน 18650 ในยานพาหนะไฟฟ้าโดยเฉพาะ
การเปรียบเทียบเซลล์ 18650 กับ 21700
ความจุของเซลล์
ความจุของแบตเตอรี่ 18650 เซลล์ถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 3,600mAh เนื่องจากขนาดของมัน
ในทางตรงกันข้าม แบตเตอรี่ 21700 สามารถรองรับความจุสูงสุดได้ 5,000mAh ซึ่งเพิ่มขึ้น 42%
ค่าใช้จ่าย
ข้อมูลอย่างเป็นทางการของ Tesla ระบุว่าระบบแบตเตอรี่ลิเธียม 21700 มีราคา 155 เหรียญสหรัฐฯ/kWh ในขณะที่ระบบ 18650 มีราคา 171 เหรียญสหรัฐฯ/kWh ส่งผลให้ต้นทุนลดลงประมาณ 9%
ต้นทุนที่สูงขึ้นของ 18650 เกิดจากความต้องการวัตถุดิบมากขึ้นเพื่อให้ได้กำลังการผลิตเท่าเดิม ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 100Ah ต้องใช้เซลล์ 5,000mAh 21700 จำนวน 20 หน่วย แต่ต้องการเซลล์ 18650 ขนาด 3,300mAh จำนวน 30 หน่วย
ความหนาแน่นของพลังงาน
แบตเตอรี่ 21700 มี ความหนาแน่นของพลังงาน เกือบ 300 Wh/kg ในขณะที่ 18650 มีเพียง 250 Wh/kg ซึ่งหมายความว่าความหนาแน่นของพลังงานของ 21700 นั้นสูงกว่าของรุ่น 18650 เกือบ 20%
แอปพลิเคชัน
- 21700: ยานพาหนะไฟฟ้า เครื่องมือไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูง โดรน
- 18650 ไฟฉาย อุปกรณ์สูบไอ ที่ชาร์จแบบพกพา
คาดการณ์แนวโน้มในอนาคตในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่
ภาคอิเล็กทรอนิกส์และยานยนต์กำลังเปลี่ยนมาใช้เซลล์ลิเธียม 21700 เพื่อประสิทธิภาพการผลิตและกำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้น
แม้ว่าเซลล์กระเป๋าอาจมีต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น ทั้งเซลล์ 18650 และ 21700 ก็เป็นช่องทางในการลดต้นทุน ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีคาดว่าจะช่วยลดต้นทุนการผลิตเซลล์แบบซองเมื่อเวลาผ่านไป
รันไทม์ที่ยาวกว่าของ 21700 วางตำแหน่งให้เป็นสิ่งทดแทนที่เหมาะสมสำหรับ 18650 อย่างไรก็ตามผู้ผลิตจะยังคงใช้เซลล์ 18650 ในกรณีที่ต้องการขนาดที่เล็กกว่าหรือความจุต่ำกว่า
ในขณะที่อุตสาหกรรมมีการพัฒนา แบตเตอรี่น้ำหนักเบาที่มีการออกแบบที่ปรับเปลี่ยนได้จะยังคงเป็นที่ต้องการ กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปสู่เซลล์ที่มีความจุสูงขึ้น ขณะเดียวกันก็ช่วยให้การเปลี่ยนจาก 18650 เป็น 21700 เป็นไปอย่างราบรื่นโดยไม่ต้องมีการออกแบบใหม่ทั้งหมด
บทสรุป
ผู้ผลิตเซลล์ระดับแนวหน้ากำลังเปลี่ยนจากรุ่นเซลล์ 18650 ไปเป็นรุ่นเซลล์ 21700 เมื่อการออกแบบนี้กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น รูปแบบต่างๆ ก็จะเกิดขึ้นตามความต้องการใช้งาน ข้อพิจารณาที่สำคัญคือศักยภาพของเซลล์แบน หากเซลล์แบบแบนตรงกับประสิทธิภาพของทรงกระบอก 21700 ความต้องการจะเพิ่มขึ้น
อย่างไรก็ตาม ความต้องการเซลล์ 18650 จะยังคงดำเนินต่อไปในการใช้งานทางการทหาร การแพทย์ และยานยนต์ เนื่องจากตลาดอิ่มตัวด้วยแบตเตอรี่ 21700 แบบ ผู้ผลิตจึงอาจลดการผลิตแบตเตอรี่ 18650 ลง ให้คำปรึกษากับก ผู้ผลิตแบตเตอรี่ เช่น Holo Battery สามารถช่วยบริษัทต่างๆ ประเมินความต้องการแบตเตอรี่ในปัจจุบัน และคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงในอนาคตเมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น
บทความที่เกี่ยวข้อง:
