Lorsqu'on pense aux appareils rechargeables comme une lampe de poche, une batterie d'ordinateur portable et même une voiture électrique, on sait qu'ils utilisent généralement des batteries spécifiques. Il s'agit souvent de batteries lithium-ion. Elles existent en différentes formes et tailles. Pendant longtemps, une taille était très répandue : la 18650. Récemment, cependant, une autre taille est devenue très populaire, notamment dans les appareils et véhicules récents : la 21700.
La taille et le type de cellule de batterie utilisée dans un appareil sont des choix de conception très importants. Ils affectent :
1. Quelle est la puissance de l'appareil ?
2. Combien de temps dure-t-il ?
3. Et quelle est sa taille ou son poids ?
En termes simples, choisir la bonne cellule de batterie est primordial. Ce point est crucial pour quiconque construit et utilise des appareils électroniques.
Commençons quelque part et comparons les cellules de batterie 18650 et 21700 pour voir ce qui est différent et pourquoi les deux sont utilisées.
Que sont les batteries 18650 et 21700 ?
Tout d'abord, que signifient ces chiffres ? Ce ne sont pas de simples codes aléatoires. Les ingénieurs savent qu'il s'agit en fait d'un moyen simple d'indiquer la taille d'une cellule de batterie.
18650
Ce nom se décompose en dimensions.
• 18 signifie que la batterie a un diamètre de 18 millimètres (mm).
• 65 signifie que la batterie mesure 65 millimètres (mm) de long.
• 0 à la fin signifie généralement qu'il s'agit d'une forme de batterie cylindrique.
Une batterie 18650 est un cylindre de 18 mm de diamètre et 65 mm de hauteur. Pendant de nombreuses années, c'était la norme pour les cellules rechargeables à haute énergie. Elle a été utilisée dans de nombreux appareils, des ordinateurs portables aux premiers vélos électriques.
21700
Cela suit le même modèle.
• 21 signifie que la batterie a un diamètre de 21 millimètres (mm).
• 70 signifie que la batterie mesure 70 millimètres (mm) de long.
• 0 signifie encore une fois qu'il est cylindrique.
Ainsi, une batterie 21700 est un cylindre de 21 mm de diamètre et 70 mm de hauteur. Elle est donc un peu plus épaisse et plus longue qu'une 18650.
Il est certain que le 21700 est physiquement plus grand que le 18650. Cette différence de taille, même si elle semble minime, a un impact important sur les performances.
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Principales différences : taille, capacité, puissance et plus encore
La comparaison de ces deux tailles révèle pourquoi les fabricants en choisissent une plutôt qu'une autre. Ce point est évident dès l'examen des spécifications.
1. Taille et dimensions
Comme nous l'avons vu, le 21700 est 3 mm plus large et 5 mm plus long que le 18650. Bien que ces différences soient minimes, elles empêchent l'utilisation d'un appareil conçu pour l'un sans modifier le support de batterie et la disposition interne. Leur ressemblance n'est pas synonyme d'interchangeabilité. C'est peut-être l'erreur la plus courante que les débutants pourraient croire pouvoir les intervertir, mais pas de panique, il s'agit simplement d'un problème de taille.
2. Capacité (quantité d'énergie qu'ils stockent)
C'est une différence majeure. Comme le 21700 est plus grand, son volume interne est plus important. Cet espace supplémentaire permet aux fabricants d'intégrer davantage de matériaux actifs à l'intérieur de la cellule, qui stockent l'énergie. Vous constaterez que les cellules 18650 classiques ont des capacités comprises entre 2000 3500 mAh et 21700 3000 mAh (mAh signifie milliampère-heure, une unité de capacité de charge). En revanche, les cellules 5000 ont souvent une capacité comprise entre 21700 18650 mAh et XNUMX XNUMX mAh, voire plus. Ce point est important : une seule cellule XNUMX peut généralement stocker beaucoup plus d'énergie qu'une seule cellule XNUMX.
3. Puissance de sortie (quantité de courant qu'ils peuvent fournir)
La taille plus importante de la 21700 améliore également la puissance de sortie. Les composants internes qui transportent le courant sont plus grands et la conception de la cellule permet souvent de supporter des taux de décharge plus élevés. Ainsi, une cellule 21700 peut souvent fournir plus de puissance à un appareil lorsque celui-ci en a besoin, par exemple lorsqu'un outil électrique est sollicité ou qu'une voiture électrique accélère rapidement. Parallèlement, elle peut souvent maintenir une tension plus élevée sous charge qu'une cellule 18650 similaire. Les tests de performance démontrent cet avantage en termes de puissance dans les applications exigeantes.
4. Densité d'énergie
Cela correspond à la quantité d'énergie stockée par unité de volume ou de poids. Grâce à sa taille plus importante, le 21700 présente un meilleur rapport matière active/matériau d'emballage (boîtier métallique, dispositifs de sécurité, etc.). Cela signifie que, généralement, les cellules 21700 peuvent atteindre des performances supérieures. densité d'énergie (énergie par volume ou par poids) que les cellules 18650. Vous obtenez plus d'énergie pour environ la même quantité de matériau et de frais d'emballage par cellule. Chaque élément compte pour concevoir des appareils portables ou des véhicules électriques légers et durables.
5. Prix
Par cellule, une 21700 est souvent légèrement plus chère qu'une 18650. Cependant, comme une 21700 peut remplacer peut-être 1.5 ou 2 cellules 18650 plus petites en termes d'énergie totale, le coût par wattheure (Wh) La quantité d'énergie stockée pourrait en fait être inférieure pour les cellules 21700 dans certains cas.
Pourquoi le 21700 est-il apparu ?
Le développement et l'adoption généralisée de la taille 21700 ne sont pas le fruit d'une simple volonté de changer de taille. Ils ont été largement stimulés par les besoins des nouvelles technologies, notamment des véhicules électriques (VE). Les constructeurs de VE avaient besoin de davantage d'énergie et de puissance de leurs batteries pour offrir aux voitures une plus grande autonomie et de meilleures performances.
L'utilisation de cellules 18650 a nécessité la construction de packs de batteries très volumineux, composés de milliers de cellules. En optant pour une cellule légèrement plus grande, comme la 21700, qui emmagasine plus d'énergie par cellule et offre une puissance supérieure, ils ont pu concevoir des packs de batteries avec moins cellules pour obtenir le même ou plus énergie et puissance totales.
Moins de cellules signifie un câblage plus simple, moins de connexions et potentiellement une fabrication et une gestion thermique simplifiées pour l'ensemble du pack. Cela a permis aux concepteurs de sortir des sentiers battus de la norme 18650 et d'ouvrir de nouvelles perspectives en matière de conception et de performances des batteries. La quête d'une plus grande autonomie et d'une recharge plus rapide pour les véhicules électriques a été une des principales raisons du passage à des formats plus grands comme le 21700.
Applications : où sont-elles utilisées ?
Vous verrez des batteries 18650 et 21700 alimenter une large gamme d'appareils.
18650
Encore largement utilisée dans des produits comme les batteries d'ordinateurs portables (bien que moins répandue sur les modèles plus récents et plus élégants), les batteries externes, de nombreuses lampes de poche LED, les ventilateurs portables, les vapoteuses et les anciens modèles de véhicules électriques. Cette technologie mature bénéficie d'une grande variété de fournisseurs. Les fabricants de circuits imprimés et de cartes de circuits imprimés conçoivent des produits nécessitant une puissance et une énergie modérées et utilisent depuis longtemps les 18650.
21700
On les retrouve de plus en plus dans les véhicules électriques récents (Tesla a été l'un des premiers à les adopter à grande échelle), les outils électriques sans fil haute puissance, les lampes de poche LED plus récentes et plus puissantes, certains vélos électriques et les systèmes de stockage d'énergie domestiques. Ils sont actuellement intégrés à de nouveaux prototypes d'appareils nécessitant un surcroît d'énergie ou de puissance sans augmentation significative de leur taille.
Les clients ont tout à fait raison de penser que l'autonomie et les performances des batteries sont des caractéristiques clés. Le passage à la technologie 21700 dans de nombreux produits répond directement à la demande des clients pour une autonomie accrue et une puissance accrue.
Compatibilité et conception du système
Il est important de garder à l'esprit qu'un accu 21700 ne s'adaptera pas à un appareil conçu pour un accu 18650, et inversement. Leurs dimensions physiques sont différentes. Les supports d'accu, les socles de charge et l'agencement interne des appareils sont conçus spécifiquement pour une taille donnée.
Lors de la création d'un nouveau produit, les concepteurs prennent en compte les besoins en énergie et en puissance. Ils prennent également en compte l'espace disponible et le coût cible. En fonction de ces facteurs, ils choisissent la taille de cellule la plus adaptée. Par exemple, un appareil compact et fin pourrait opter pour des cellules plus petites et moins puissantes, voire des batteries plates de type poche.
Un gros outil électrique ou un véhicule électrique aura besoin de cellules 18650 ou 21700 (voire plus) pour maximiser l'énergie et la puissance. Le choix de la taille et du type de cellule appropriés est un élément essentiel de la conception pour la fabricabilité (DFM) des produits alimentés par batterie. Il est essentiel de trouver un équilibre entre performances, taille, coût et facilité d'assemblage.
Ce qui est mieux?
Aucune taille de batterie n'est universellement « meilleure ». Cela dépend entièrement de vos besoins.
Si vous recherchez le plus petit appareil possible et une puissance/énergie modérée, une batterie 18650, voire des cellules plus petites, pourrait être le bon choix. Ce n'est pas parce que la batterie 21700 est plus récente et offre une meilleure capacité d'énergie qu'elle est toujours la meilleure solution.
Si vous avez besoin d'un maximum d'énergie et de puissance dans un format cylindrique relativement compact, le 21700 est souvent la solution idéale. Il offre des performances supérieures.
Lors du choix ou de la comparaison, tenez compte des exigences de l'application. Examinez les spécifications de chaque cellule de batterie (capacité, courant de décharge maximal, tension, durée de vie) et comparez-les aux besoins de votre appareil. Soyez patient lorsque vous comparez différentes options de cellules ; les spécifications peuvent varier, même au sein d'une même taille.
Conclusion
Le point essentiel est que les cellules 18650 et 21700 sont deux tailles courantes de cellules de batterie lithium-ion. La 21700 est légèrement plus grande que la 18650. Cette taille plus importante signifie que la 21700 offre généralement une capacité et une puissance supérieures. On retrouve les 18650 dans de nombreux appareils anciens et plus petits, tandis que les 21700 sont de plus en plus utilisées dans des applications très exigeantes comme les véhicules électriques et les outils électriques. Choisir entre ces deux types de cellules implique de concilier les besoins en énergie, en puissance, en taille et en coût.
