Cuando piensas en dispositivos recargables como una linterna, una batería externa para portátil e incluso un coche eléctrico, generalmente dependen de baterías especiales en su interior. Estas suelen ser baterías de iones de litio. Vienen en diferentes formas y tamaños. Durante mucho tiempo, un tamaño era muy común: la 18650. Sin embargo, últimamente, otro tamaño se ha vuelto muy popular, especialmente en dispositivos y vehículos más nuevos: la 21700.
Verá, el tamaño y el tipo de celda de batería que se utiliza en un dispositivo son decisiones de diseño muy importantes. Afecta:
1. ¿Cuánta potencia tiene el dispositivo?
2. ¿Cuánto tiempo dura?
3. ¿Y qué tan grande o pesado es?
En pocas palabras, elegir la celda de batería adecuada es fundamental. Este punto es crucial para cualquiera que construya y utilice dispositivos electrónicos.
Comencemos por algún lado y comparemos las celdas de batería 18650 y 21700 para ver qué es diferente y por qué se utilizan ambas.
¿Qué son las baterías 18650 y 21700?
En primer lugar, ¿qué significan estos números? No son simples códigos aleatorios. Los ingenieros saben que, en realidad, es una forma sencilla de indicar el tamaño de la celda de la batería.
18650
Este nombre se descompone en dimensiones.
• 18 significa que la batería tiene 18 milímetros (mm) de diámetro.
• 65 significa que la batería tiene 65 milímetros (mm) de largo.
• El 0 al final generalmente significa que la batería tiene forma cilíndrica.
Una batería 18650 es un cilindro de 18 mm de ancho y 65 mm de alto. Durante muchos años, este fue el estándar para celdas recargables de alta energía. Se ha usado en todo, desde computadoras portátiles hasta muchas de las primeras bicicletas eléctricas.
21700
Esto sigue el mismo patrón.
• 21 significa que la batería tiene 21 milímetros (mm) de diámetro.
• 70 significa que la batería tiene 70 milímetros (mm) de largo.
• 0 nuevamente significa que es cilíndrico.
Una batería 21700 es un cilindro de 21 mm de ancho y 70 mm de alto. Es básicamente un poco más gruesa y larga que una 18650.
Definitivamente, el 21700 es físicamente más grande que el 18650. Esta diferencia de tamaño, aunque parezca pequeña, tiene un gran efecto en el rendimiento.
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Diferencias clave: tamaño, capacidad, potencia y más
Comparar estos dos tamaños revela por qué los fabricantes eligen uno sobre el otro. Esto se hace evidente al consultar las especificaciones.
1. Tamaño y Dimensiones
Como ya comentamos, la 21700 es 3 mm más ancha y 5 mm más larga que la 18650. Si bien estas diferencias son pequeñas, significan que un dispositivo diseñado para una no puede adaptarse a la otra sin cambiar el portapilas y la distribución interna. No son intercambiables solo por su aspecto similar. Se podría decir que es el error más común: los principiantes pueden asumir que pueden intercambiarlas fácilmente, pero no se preocupen, es simplemente un problema de tamaño físico.
2. Capacidad (Cuánta energía almacenan)
Esta es una diferencia importante. Al ser más grande, la celda 21700 tiene mayor volumen interno. Este espacio adicional permite a los fabricantes colocar más materiales activos dentro de la celda que almacenan energía. Verá que las celdas 18650 típicas tienen capacidades que van desde aproximadamente 2000 mAh hasta 3500 mAh (mAh significa miliamperio-hora, una unidad de capacidad de carga). En cambio, las celdas 21700 suelen tener capacidades que van desde 3000 mAh hasta 5000 mAh o incluso más. Este punto es importante: una sola celda 21700 suele almacenar mucha más energía que una sola celda 18650.
3. Potencia de salida (Cuánta corriente pueden suministrar)
El mayor tamaño de la celda 21700 también mejora la potencia de salida. Las piezas internas que transportan la corriente son más grandes, y el diseño de la celda suele soportar tasas de descarga más altas. Esto significa que una celda 21700 puede proporcionar más potencia a un dispositivo cuando la necesita, como cuando una herramienta eléctrica trabaja arduamente o un coche eléctrico acelera rápidamente. Al mismo tiempo, suele mantener un mayor voltaje bajo carga en comparación con una celda 18650 similar. Una prueba comparativa demuestra esta ventaja de potencia en aplicaciones exigentes.
4. Densidad de energia
Esto se relaciona con la cantidad de energía almacenada por unidad de volumen o peso. Debido a que la celda 21700 es más grande, tiene una mejor proporción de material activo respecto al material de empaque (la carcasa metálica, las características de seguridad, etc.). Esto significa que, en general, las celdas 21700 pueden alcanzar un mayor rendimiento. Densidad de energia (energía por volumen o por peso) que las celdas 18650. Se obtiene más energía con aproximadamente la misma cantidad de material y embalaje por celda. Todo cuenta al diseñar dispositivos portátiles o vehículos eléctricos ligeros y duraderos.
5. Costo
Por celda, una 21700 suele ser un poco más cara que una 18650. Sin embargo, debido a que una 21700 puede reemplazar quizás 1.5 o 2 celdas 18650 más pequeñas en términos de energía total, el costo por vatio-hora (Wh) La energía almacenada en realidad podría ser menor para 21700 celdas en algunos casos.
¿Por qué surgió el 21700?
El desarrollo y la adopción generalizada del tamaño 21700 no se debieron simplemente a la necesidad de un nuevo tamaño. Fueron impulsados en gran medida por las necesidades de las nuevas tecnologías, especialmente los vehículos eléctricos (VE). Las empresas que fabricaban VE necesitaban más energía y potencia de sus baterías para ofrecer a los vehículos una mayor autonomía y un mejor rendimiento.
Usar celdas 18650 implicaba construir paquetes de baterías muy grandes con miles de celdas. Al cambiar a una celda ligeramente más grande como la 21700, que almacena más energía por celda y ofrece mayor potencia, pudieron construir paquetes de baterías con fewer células para obtener lo mismo o Saber más energía y potencia total.
Menos celdas significa un cableado más sencillo, menos conexiones y, potencialmente, una fabricación y gestión térmica más sencillas para todo el paquete. Esto permitió a los diseñadores pensar de forma innovadora con respecto al estándar 18650 y descubrir nuevas posibilidades para el diseño y el rendimiento de las baterías. La búsqueda de mayor autonomía y una carga más rápida en los vehículos eléctricos fue una causa fundamental para la transición a formatos más grandes como el 21700.
Aplicaciones: ¿dónde se utilizan?
Verá baterías 18650 y 21700 que alimentan una amplia gama de dispositivos.
18650
Todavía se usa ampliamente en baterías para portátiles (aunque es menos común en modelos más nuevos y elegantes), baterías externas, muchas linternas LED, ventiladores portátiles, dispositivos de vapeo y modelos antiguos de vehículos eléctricos. Es una tecnología consolidada con una amplia variedad de proveedores. Las empresas de PCB y PCBA diseñan productos que requieren un consumo moderado de energía y llevan mucho tiempo utilizando baterías 18650.
21700
Se encuentran cada vez más en vehículos eléctricos nuevos (Tesla fue uno de los primeros en adoptarlos a gran escala), herramientas eléctricas inalámbricas de alta potencia, linternas LED más nuevas y potentes, algunas bicicletas eléctricas y sistemas domésticos de almacenamiento de energía. Se están diseñando nuevos prototipos para dispositivos que necesitan un aumento de energía o potencia sin un gran aumento de tamaño.
Los clientes tienen toda la razón al considerar que la duración y el rendimiento de la batería son características clave. La adopción de 21700 en muchos productos responde directamente a la demanda de los clientes de mayor autonomía y potencia.
Compatibilidad y diseño del sistema
Es muy importante recordar que una batería 21700 no cabe en un dispositivo diseñado para una batería 18650, y viceversa. Sus dimensiones físicas son diferentes. Los soportes de batería, las bases de carga y la distribución interna de los dispositivos están diseñados específicamente para un tamaño u otro.
Al crear un nuevo producto, los diseñadores consideran los requisitos de potencia y energía. También consideran el espacio disponible y el coste objetivo. Con base en estos factores, eligen el tamaño de celda más adecuado. Por ejemplo, un dispositivo pequeño y delgado podría optar por celdas más pequeñas y menos potentes, o incluso baterías planas tipo bolsa.
Una herramienta eléctrica grande o un vehículo eléctrico (VE) utilizará celdas 18650 o 21700 (o incluso más grandes) para obtener la mayor cantidad de energía y potencia. Elegir el tamaño y tipo de celda adecuados es fundamental para el Diseño para la Fabricación (DFM) de productos alimentados por batería. Es necesario encontrar un equilibrio entre rendimiento, tamaño, coste y facilidad de montaje.
¿Cual es mejor?
Ningún tamaño de batería es universalmente "mejor". Depende completamente de para qué la necesites.
Si necesitas el dispositivo más pequeño posible y un consumo moderado de energía, una batería 18650 podría ser la opción ideal, o incluso celdas más pequeñas. Que la 21700 sea más nueva y tenga mayor capacidad de almacenamiento no significa que siempre sea la mejor opción.
Si necesita la máxima cantidad de energía y potencia en un formato cilíndrico relativamente compacto, el 21700 suele ser la mejor opción. Ofrece un rendimiento superior.
Al elegir o comparar, concéntrese en los requisitos de la aplicación. Revise las especificaciones de cada celda de la batería (capacidad, corriente máxima de descarga, voltaje, vida útil) y compárelas con las necesidades de su dispositivo. Tenga paciencia al investigar las diferentes opciones de celdas; las especificaciones pueden variar incluso dentro del mismo tamaño.
Conclusión
En resumen, las celdas 18650 y 21700 son dos tamaños comunes de baterías de iones de litio. La 21700 es ligeramente más grande que la 18650. Este mayor tamaño significa que la 21700 generalmente ofrece mayor capacidad y puede suministrar más potencia. Verá celdas 18650 en muchos dispositivos antiguos y pequeños, mientras que las 21700 se encuentran cada vez más en aplicaciones de alta demanda, como vehículos eléctricos y herramientas eléctricas. Elegir entre ellas implica equilibrar las necesidades de energía, potencia, tamaño y costo.
