عندما تفكر في الأجهزة القابلة لإعادة الشحن، مثل المصباح اليدوي، وبطارية الكمبيوتر المحمول، وحتى السيارة الكهربائية، فإنها عادةً ما تعتمد على بطاريات خاصة بداخلها. غالبًا ما تكون هذه البطاريات بطاريات ليثيوم أيون. تتوفر بأشكال وأحجام مختلفة. لفترة طويلة، كان حجم واحد شائعًا جدًا: 18650. لكن مؤخرًا، أصبح حجم آخر شائعًا جدًا، خاصةً في الأجهزة والمركبات الحديثة: 21700.
كما ترى، يُعدّ حجم ونوع خلية البطارية المُستخدمة داخل الجهاز من خيارات التصميم المهمة للغاية. فهو يؤثر على:
1. ما مقدار الطاقة التي يمتلكها الجهاز؟
2. ما هي مدة تشغيله؟
3. وما هو حجمه أو ثقله؟
ببساطة، اختيار خلية البطارية المناسبة أمر بالغ الأهمية. هذه النقطة مهمة لكل من يبني ويستخدم الإلكترونيات.
دعونا نبدأ من مكان ما ونقارن بين خلايا البطارية 18650 و 21700 لمعرفة ما هو مختلف ولماذا يتم استخدام كليهما.
ما هي البطاريات 18650 و 21700؟
أولاً، ماذا تعني هذه الأرقام؟ إنها ليست مجرد رموز عشوائية. يعلم المهندسون أنها في الواقع طريقة بسيطة لمعرفة حجم خلية البطارية.
18650
هذا الاسم ينقسم إلى أبعاد.
• 18 يعني أن قطر البطارية 18 مليمترًا (مم).
• 65 يعني أن طول البطارية 65 مليمترًا (مم).
• 0 في النهاية يعني عادةً أن شكل البطارية أسطواني.
بطارية 18650 عبارة عن أسطوانة، قطرها 18 مم وارتفاعها 65 مم. لسنوات عديدة، كانت هذه هي القاعدة للخلايا القابلة لإعادة الشحن عالية الطاقة. كما تعلمون، فقد استُخدمت في كل شيء، من أجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى العديد من الدراجات الكهربائية القديمة.
21700
وهذا يتبع نفس النمط.
• 21 يعني أن قطر البطارية 21 مليمترًا (مم).
• 70 يعني أن طول البطارية 70 مليمترًا (مم).
• 0 يعني مرة أخرى أنه أسطواني.
إذًا، بطارية 21700 عبارة عن أسطوانة، قطرها 21 مم وارتفاعها 70 مم. وهي في الأساس أعرض وأطول قليلاً من بطارية 18650.
من المؤكد أن 21700 أكبر حجمًا من 18650 من الناحية المادية. هذا الاختلاف في الحجم، على الرغم من أنه يبدو صغيرًا، إلا أن له تأثيرًا كبيرًا على الأداء.
حول PCBasic
الوقت هو المال في مشاريعك - و PCBasic يحصل عليه. PCBasic هو شركة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الذي يُعطي نتائج سريعة وخالية من العيوب في كل مرة. خدمات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل دعمًا هندسيًا متخصصًا في كل خطوة، مما يضمن أعلى جودة في كل لوحة. بصفتنا شركة رائدة الشركة المصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور, نقدم حلاً شاملاً يُبسط سلسلة التوريد الخاصة بك. تعاون مع فريقنا المتطور مصنع نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحقيق تحولات سريعة ونتائج متفوقة يمكنك الوثوق بها.
الاختلافات الرئيسية: الحجم، السعة، الطاقة، والمزيد
بمقارنة هذين الحجمين، يتضح سبب اختيار المصنّعين أحدهما على الآخر. وتتضح هذه النقطة عند النظر إلى المواصفات.
1. الحجم والأبعاد
كما ذكرنا سابقًا، بطارية 21700 أعرض بمقدار 3 مم وأطول بمقدار 5 مم من بطارية 18650. ورغم أن هذه الاختلافات طفيفة، إلا أنها تعني أن جهازًا مصممًا لواحدة منهما لا يمكن أن يتناسب مع الأخرى دون تغيير حامل البطارية والتصميم الداخلي. لا يمكن استبدالهما لمجرد تشابههما. يُمكن القول إن هذا هو الخطأ الأكثر شيوعًا الذي قد يرتكبه المبتدئون، حيث يفترضون أنه يمكنهم استبدالهما ببساطة، ولكن لا داعي للقلق، فالمشكلة ببساطة تتعلق بالحجم المادي.
2. السعة (كمية الطاقة التي يخزنونها)
هذا فرق كبير. فنظرًا لكبر حجم بطارية 21700، فإنها تتمتع بحجم داخلي أكبر. تتيح هذه المساحة الإضافية للمصنّعين وضع المزيد من المواد الفعالة داخل الخلية التي تخزن الطاقة. ستجد أن خلايا 18650 النموذجية تتراوح سعتها بين حوالي 2000 و3500 مللي أمبير/ساعة (الملي أمبير/ساعة هي وحدة لقياس سعة الشحن). في المقابل، تتراوح سعات خلايا 21700 عادةً بين 3000 و5000 مللي أمبير/ساعة أو أكثر. هذه النقطة مهمة: عادةً ما تستطيع خلية 21700 واحدة تخزين طاقة أكبر بكثير من خلية 18650 واحدة.
3. إنتاج الطاقة (مقدار التيار الذي يمكنهم توصيله)
يُساعد الحجم الأكبر لبطارية 21700 أيضًا على زيادة إنتاج الطاقة. فالأجزاء الداخلية التي تحمل التيار أكبر، كما أن تصميم الخلية قادر على تحمل معدلات تفريغ أعلى. هذا يعني أن خلية 21700 غالبًا ما تُوفر طاقة أكبر للجهاز عند الحاجة، كما هو الحال عند تشغيل أداة كهربائية بجهد كبير أو تسارع سيارة كهربائية بسرعة. وفي الوقت نفسه، غالبًا ما تحافظ على جهد أعلى تحت الحمل مقارنةً ببطارية 18650 مماثلة. يُظهر اختبار معياري هذه الميزة في الطاقة في التطبيقات المتطلبة.
4. كثافة الطاقة
يتعلق هذا بكمية الطاقة المُخزَّنة لكل وحدة حجم أو وزن. ولأنّ 21700 أكبر، فإنّ نسبة المواد الفعالة إلى مواد التغليف (الغلاف المعدني، وخصائص السلامة، إلخ) فيه أفضل. هذا يعني أنّه، بشكل عام، يُمكن لخلايا 21700 تحقيق أداء أعلى. كثافة الطاقة (طاقة لكل حجم أو لكل وزن) مقارنةً بـ ١٨٦٥٠ خلية. ستحصل على طاقة أكبر مقابل نفس كمية المواد وتكاليف التغليف تقريبًا لكل خلية. كل شيء مهم عند تصميم أجهزة محمولة خفيفة الوزن وطويلة الأمد أو سيارات كهربائية.
5. التكلفة
لكل خلية، غالبًا ما تكون بطارية 21700 أغلى قليلاً من بطارية 18650. ومع ذلك، نظرًا لأن بطارية 21700 واحدة يمكنها استبدال 1.5 أو 2 خلية 18650 أصغر حجمًا من حيث الطاقة الإجمالية، فإن التكلفة لكل واط/ساعة (Wh) قد تكون كمية الطاقة المخزنة أقل بالفعل بالنسبة لـ 21700 خلية في بعض الحالات.
لماذا ظهر 21700؟
لم يكن تطوير وانتشار حجم 21700 مجرد رغبة في حجم جديد، بل كان مدفوعًا بشكل كبير باحتياجات التقنيات الحديثة، وخاصةً المركبات الكهربائية. احتاجت الشركات المصنعة للمركبات الكهربائية إلى مزيد من الطاقة والقوة من بطارياتها لمنح السيارات مدىً أطول وأداءً أفضل.
استخدام خلايا 18650 يعني بناء مجموعات بطاريات ضخمة جدًا تحتوي على آلاف الخلايا. وبالانتقال إلى خلية أكبر قليلًا مثل 21700، التي تخزن طاقة أكبر لكل خلية وتوفر طاقة أعلى، تمكنوا من بناء مجموعات بطاريات بـ أقل الخلايا للحصول على نفس الشيء أو الأكثر من ذلك إجمالي الطاقة والقدرة.
عدد أقل من الخلايا يعني توصيلات أبسط، وتوصيلات أقل، وتصنيعًا وإدارة حرارية أسهل للبطارية بأكملها. سمح هذا للمصممين بالتفكير خارج الصندوق في بطاريات 18650 القياسية، وفتح آفاق جديدة لتصميم بطاريات وأداء أفضل. كان السعي وراء مدى أطول وشحن أسرع في السيارات الكهربائية سببًا رئيسيًا للانتقال إلى بطاريات أكبر حجمًا مثل بطاريات 21700.
التطبيقات: أين يتم استخدامها؟
ستشاهد بطاريات 18650 و21700 تعمل على تشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة.
18650
لا تزال تُستخدم على نطاق واسع في بطاريات أجهزة الكمبيوتر المحمولة (مع أنها أقل شيوعًا في الطرز الأحدث والأنيقة)، وبنوك الطاقة، والعديد من مصابيح LED، والمراوح المحمولة، وأجهزة التبخير، وطرازات السيارات الكهربائية القديمة. إنها تقنية متطورة، وتتوفر على تشكيلة واسعة من الموردين. تُصمم شركات PCB وPCBA منتجات تتطلب طاقة وطاقة معتدلتين، وقد استخدمت بطاريات 18650 منذ فترة طويلة.
21700
تُستخدم هذه التقنية بشكل متزايد في السيارات الكهربائية الحديثة (كانت تسلا من أوائل الشركات التي اعتمدتها على نطاق واسع)، وأدوات الطاقة اللاسلكية عالية الطاقة، ومصابيح LED الأحدث والأكثر قوة، وبعض الدراجات الكهربائية، وأنظمة تخزين الطاقة المنزلية. ويتم تصميمها في نماذج أولية جديدة للأجهزة التي تحتاج إلى دفعة إضافية من الطاقة دون الحاجة إلى زيادة كبيرة في الحجم.
يعتقد العملاء أن عمر البطارية والأداء هما أهم الميزات. ويلبي الانتقال إلى 21700 في العديد من المنتجات طلب العملاء على عمر بطارية أطول وطاقة أكبر.
التوافق وتصميم النظام
من المهم جدًا تذكر أن بطارية 21700 لا تتناسب مع جهاز مصمم لبطارية 18650، والعكس صحيح. فأبعادها المادية مختلفة. فحاملات البطاريات، وقواعد الشحن، والتصميم الداخلي للأجهزة مصممة خصيصًا لحجم معين.
عند تصميم منتج جديد، يأخذ المصممون في الاعتبار متطلبات الطاقة والمساحة المتاحة والتكلفة المستهدفة. بناءً على هذه العوامل، يختارون حجم الخلية الأنسب. على سبيل المثال، قد يكتفي جهاز صغير ورفيع بخلايا أصغر وأقل قوة، أو حتى بطاريات مسطحة من النوع الكيسي.
ستعتمد أداة كهربائية كبيرة أو سيارة كهربائية على خلايا 18650 أو 21700 (أو حتى خلايا أكبر) لتوفير أقصى قدر من الطاقة والقوة. يُعد اختيار حجم ونوع الخلية المناسبين جزءًا أساسيًا من تصميم قابلية التصنيع (DFM) للمنتجات التي تعمل بالبطاريات. يجب تحقيق توازن بين الأداء والحجم والتكلفة وسهولة التجميع.
ايهما افضل؟
لا يُعتبر حجم البطارية "أفضل" عالميًا، بل يعتمد الأمر كليًا على حاجتك إليها.
إذا كنت بحاجة إلى أصغر جهاز ممكن وطاقة متوسطة، فقد يكون 18650 هو الخيار الأمثل، أو حتى خلايا أصغر. كون 21700 أحدث وأكثر استهلاكًا للطاقة لا يعني بالضرورة أنها الخيار الأمثل دائمًا.
إذا كنت بحاجة إلى أقصى قدر من الطاقة والقوة في تصميم أسطواني صغير نسبيًا، فغالبًا ما يكون الطراز 21700 هو الخيار الأمثل. فهو يوفر أداءً أفضل.
عند الاختيار أو المقارنة، ركّز على متطلبات التطبيق. راجع مواصفات خلايا البطارية الفردية (السعة، أقصى تيار تفريغ، الجهد، العمر الافتراضي) وقارنها باحتياجات جهازك. تحلّ بالصبر عند البحث عن خيارات خلايا مختلفة؛ فقد تختلف المواصفات حتى ضمن نفس الحجم.
الخاتمة
الفكرة الأساسية هي أن بطاريات 18650 و21700 هما الحجمان الشائعان لخلايا بطاريات أيون الليثيوم. بطارية 21700 أكبر قليلاً من 18650. هذا الحجم الأكبر يعني أن بطاريات 21700 توفر سعة أكبر وطاقة أكبر. ستجد بطاريات 18650 في العديد من الأجهزة القديمة والصغيرة، بينما تُستخدم بطاريات 21700 بشكل متزايد في التطبيقات عالية الطلب مثل السيارات الكهربائية والأدوات الكهربائية. يتطلب الاختيار بينهما موازنة احتياجات الطاقة والقوة والحجم والتكلفة.
