Ngành công nghiệp pin lithium đã đạt được tiến bộ đáng kể để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thiết bị điện tử và thiết bị, bao gồm dụng cụ điện, ô tô và thiết bị y tế. Trong hai thập kỷ qua, kích cỡ và hình dạng khác nhau của pin lithium đã được sản xuất để đáp ứng nhu cầu biến động. Các mẫu pin hình trụ đã có sự tăng trưởng vượt bậc, với các mẫu 18650 và 21700 cạnh tranh nhau về kích thước và công suất.
Thông tin cơ bản về pin 18650
Pin 18650, được Panasonic ra mắt vào năm 1994 và được tối ưu hóa vào năm 2013, có đường kính 18mm và chiều dài 65mm. Nó có dung lượng từ 1.200 mAh đến 3.600 mAh và hoạt động ở mức điện áp khoảng 3,6 đến 3,7 volt.
Nhu cầu đạt đỉnh điểm vào khoảng năm 2011 do sự gia tăng của các loại xe điện như Tesla, máy bay không người lái và thiết bị y tế, dẫn đến gần 2,55 tỷ tế bào được sản xuất trong năm đó.
Tuy nhiên, nhu cầu đã giảm khi các thiết bị điện tử chuyển sang thiết kế mỏng hơn đòi hỏi công suất cao hơn. Những lo ngại về khả năng thiếu pin cho xe điện đã khiến các nhà sản xuất cung cấp pin quá mức.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về pin dung lượng cao hơn, các mẫu mới hơn như 21700 có thể cần thiết.
Thông tin cơ bản về pin 21700
Các tế bào 21700, được Panasonic và Tesla giới thiệu vào năm 2017, có đường kính 21mm và chiều dài 70mm.
Chúng lớn hơn các tế bào 18650 và có dung lượng từ 4.000 đến 5.000 mAh với điện áp danh định từ 3,6 đến 3,7 volt.
Có sẵn dưới dạng được bảo vệ (có tính năng an toàn) hoặc không được bảo vệ (không có an toàn), các loại pin hình trụ này có thể phẳng hoặc có thiết kế dạng nút, được thiết kế đặc biệt để thay thế 18650 trong xe điện.
So sánh tế bào 18650 và 21700
Dung lượng tế bào
Dung lượng pin của 18650 cell bị giới hạn ở khoảng 3.600mAh do kích thước của chúng.
Ngược lại, pin 21700 có thể đạt dung lượng tối đa 5.000mAh, tăng 42%.
Trị giá
Thông tin chính thức của Tesla chỉ ra rằng hệ thống pin lithium 21700 có giá 155 USD/kWh, trong khi hệ thống 18650 có giá 171 USD/kWh, giúp giảm chi phí khoảng 9%.
Giá thành của 18650 cao hơn là do nó cần nhiều nguyên liệu thô hơn để đạt được công suất tương tự. Ví dụ: pin 100Ah cần 20 đơn vị 5.000mAh 21700 cell nhưng cần 30 đơn vị 3.300mAh 18650 cell.
Mật độ năng lượng
Pin 21700 có mật độ năng lượng gần 300 Wh/kg, trong khi 18650 chỉ đạt 250 Wh/kg. Điều này có nghĩa là mật độ năng lượng của 21700 cao hơn gần 20% so với 18650.
Ứng dụng
- 21700: xe điện, dụng cụ điện, thiết bị điện tử hiệu suất cao, máy bay không người lái
- 18650: đèn pin, thiết bị vaping, bộ sạc di động
Dự đoán xu hướng tương lai trong ngành pin
Lĩnh vực điện tử và ô tô đang chuyển sang sử dụng pin lithium 21700 để đạt hiệu quả sản xuất và nâng cao năng lực.
Mặc dù tế bào dạng túi có thể có chi phí sản xuất cao hơn, nhưng cả tế bào 18650 và 21700 đều mang lại cơ hội giảm chi phí. Những tiến bộ công nghệ dự kiến sẽ giảm chi phí sản xuất tế bào túi theo thời gian.
Thời gian chạy dài hơn của 21700 khiến nó trở thành sự thay thế phù hợp cho 18650; tuy nhiên, các nhà sản xuất vẫn sẽ sử dụng tế bào 18650 khi cần kích thước nhỏ hơn hoặc dung lượng thấp hơn.
Khi ngành công nghiệp phát triển, nhu cầu về pin nhẹ với thiết kế có khả năng thích ứng sẽ vẫn tăng, thúc đẩy sự chuyển đổi sang pin dung lượng cao hơn đồng thời cho phép chuyển đổi suôn sẻ từ 18650 sang 21700 mà không cần thiết kế lại hoàn toàn.
Phần kết luận
Các nhà sản xuất tế bào hàng đầu đang chuyển từ mô hình tế bào 18650 sang mô hình tế bào 21700. Khi thiết kế này trở nên phổ biến hơn, các biến thể sẽ xuất hiện dựa trên nhu cầu ứng dụng. Một yếu tố quan trọng cần cân nhắc là tiềm năng của tế bào phẳng; nếu một ô phẳng phù hợp với hiệu suất của 21700 hình trụ, nhu cầu sẽ tăng lên.
Tuy nhiên, nhu cầu về tế bào 18650 sẽ tiếp tục trong các ứng dụng quân sự, y tế và ô tô. Khi thị trường bão hòa với mẫu mã 21700, các nhà sản xuất có thể giảm sản lượng pin 18650. Tư vấn với một nhà sản xuất pin như Holo Battery có thể giúp các công ty đánh giá nhu cầu pin hiện tại và dự đoán những thay đổi trong tương lai khi công nghệ phát triển.
Bài viết liên quan:
