Quando si pensa a dispositivi ricaricabili come una torcia, una batteria per laptop e persino un'auto elettrica, in genere si basano su batterie speciali al loro interno. Si tratta spesso di batterie agli ioni di litio. Sono disponibili in diverse forme e dimensioni. Per molto tempo, una dimensione è stata molto comune: la 18650. Ultimamente, tuttavia, un'altra dimensione è diventata molto popolare, soprattutto nei dispositivi e nei veicoli più recenti: la 21700.
Vedete, le dimensioni e il tipo di cella della batteria utilizzata all'interno di un dispositivo sono scelte di progettazione davvero importanti. Influiscono su:
1. Quanta potenza ha il dispositivo?
2. Quanto dura?
3. E quanto è grande o pesante?
In parole povere, scegliere la cella giusta per la batteria è fondamentale. Questo punto è fondamentale per chiunque costruisca e utilizzi dispositivi elettronici.
Cominciamo da qualche parte e confrontiamo le celle delle batterie 18650 e 21700 per vedere cosa c'è di diverso e perché vengono utilizzate entrambe.
Cosa sono le batterie 18650 e 21700?
Innanzitutto, cosa significano questi numeri? Non sono semplici codici casuali. Gli ingegneri sanno che in realtà è un modo semplice per indicare la dimensione della cella della batteria.
18650
Questo nome si scompone in dimensioni.
· XNUMX€ 18 significa che la batteria ha un diametro di 18 millimetri (mm).
· XNUMX€ 65 significa che la batteria è lunga 65 millimetri (mm).
· XNUMX€ Di solito, il numero 0 alla fine indica che la batteria ha una forma cilindrica.
Quindi, una batteria 18650 è un cilindro di 18 mm di diametro e 65 mm di altezza. Per molti anni, questo è stato lo standard per le celle ricaricabili ad alta energia. Sapete, è stata utilizzata in tutto, dai computer portatili a molte delle prime biciclette elettriche.
21700
Anche questo segue lo stesso schema.
· XNUMX€ 21 significa che la batteria ha un diametro di 21 millimetri (mm).
· XNUMX€ 70 significa che la batteria è lunga 70 millimetri (mm).
· XNUMX€ 0 significa di nuovo che è cilindrico.
Quindi, una batteria 21700 è un cilindro, largo 21 mm e alto 70 mm. È sostanzialmente un po' più spessa e un po' più lunga di una 18650.
Sicuramente la 21700 è fisicamente più grande della 18650. Questa differenza di dimensioni, anche se sembra piccola, ha un grande effetto sulle prestazioni.
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Differenze principali: dimensioni, capacità, potenza e altro
Confrontando queste due dimensioni si scopre perché i produttori ne scelgono una piuttosto che l'altra. Questo punto è evidente una volta esaminate le specifiche.
1. Dimensioni e dimensioni
Come abbiamo già detto, la 21700 è 3 mm più larga e 5 mm più lunga della 18650. Sebbene queste differenze siano minime, significano che un dispositivo progettato per una batteria non può adattarsi all'altra senza cambiare il portabatterie e la disposizione interna. Non sono intercambiabili solo perché sembrano simili. Si potrebbe dire che sia l'"errore" più comune che i principianti potrebbero pensare di poterle semplicemente scambiare, ma niente panico, si tratta di un semplice problema di dimensioni fisiche.
2. Capacità (quanta energia immagazzinano)
Questa è una differenza sostanziale. Poiché la 21700 è più grande, ha un volume interno maggiore. Questo spazio extra consente ai produttori di inserire una maggiore quantità di materiale attivo all'interno della cella, che immagazzina energia. Noterete che le celle 18650 tipiche hanno capacità che vanno da circa 2000 mAh a 3500 mAh (mAh sta per milliampere-ora, un'unità di misura della capacità di carica). Al contrario, le celle 21700 spesso variano da 3000 mAh a 5000 mAh o anche di più. Questo punto è importante: una singola cella 21700 può solitamente immagazzinare molta più energia di una singola cella 18650.
3. Potenza in uscita (quanta corrente possono erogare)
Le dimensioni maggiori della 21700 contribuiscono anche alla potenza in uscita. I componenti interni che trasportano corrente sono più grandi e il design della cella può spesso gestire velocità di scarica più elevate. Ciò significa che una cella 21700 può spesso fornire più potenza a un dispositivo quando ne ha bisogno, ad esempio quando un elettroutensile è sotto sforzo o un'auto elettrica accelera rapidamente. Allo stesso tempo, può spesso mantenere una tensione più elevata sotto carico rispetto a una 18650 simile. I test di benchmark mostrano questo vantaggio in termini di potenza in applicazioni impegnative.
4. Densita 'energia
Questo si riferisce alla quantità di energia immagazzinata per unità di volume o peso. Poiché la 21700 è più grande, ha un rapporto migliore tra materiale attivo e materiale di confezionamento (involucro metallico, dispositivi di sicurezza, ecc.). Ciò significa che, in generale, le celle 21700 possono raggiungere valori più elevati. densita 'energia (energia per volume o per peso) rispetto alle celle 18650. Si ottiene più energia con circa la stessa quantità di materiale e di imballaggio per cella. Tutto conta quando si progettano dispositivi portatili o veicoli elettrici leggeri e durevoli.
5. Costo
Per cella, una 21700 è spesso leggermente più costosa di una 18650. Tuttavia, poiché una 21700 può sostituire forse 1.5 o 2 celle 18650 più piccole in termini di energia totale, il costo per wattora (Wh) In alcuni casi, la quantità di energia immagazzinata potrebbe essere inferiore per le celle 21700.
Perché è emerso il 21700?
Lo sviluppo e l'ampia adozione del formato 21700 non sono avvenuti semplicemente perché qualcuno desiderava una nuova dimensione. Sono stati in gran parte guidati dalle esigenze delle nuove tecnologie, in particolare dei veicoli elettrici (EV). Le aziende che producono veicoli elettrici necessitavano di più energia e potenza dai loro pacchi batteria per garantire alle auto maggiore autonomia e prestazioni migliori.
L'utilizzo di celle 18650 ha significato la costruzione di pacchi batteria molto grandi, con migliaia di celle. Passando a una cella leggermente più grande come la 21700, che contiene più energia per cella e offre una potenza maggiore, è stato possibile costruire pacchi batteria con meno cellule per ottenere lo stesso o Scopri di più energia e potenza totali.
Un minor numero di celle significa cablaggio più semplice, meno connessioni e potenzialmente una produzione e una gestione termica più semplici per l'intero pacco batterie. Questo ha permesso ai progettisti di pensare fuori dagli schemi dello standard 18650 e di aprire nuove possibilità per la progettazione e le prestazioni dei pacchi batteria. La ricerca di una maggiore autonomia e di una ricarica più rapida nei veicoli elettrici è stata una delle cause principali del passaggio a formati più grandi come il 21700.
Applicazioni: dove vengono utilizzate?
Vedrete che le batterie 18650 e 21700 alimentano un'ampia gamma di dispositivi.
18650
Ancora ampiamente utilizzato in dispositivi come le batterie dei laptop (anche se meno comuni nei modelli più recenti ed eleganti), power bank, molte torce a LED, ventilatori portatili, vaporizzatori e vecchi modelli di veicoli elettrici. È una tecnologia matura con un'ampia varietà di fornitori. Le aziende produttrici di PCB e PCBA stanno progettando prodotti che richiedono potenza ed energia moderate e utilizzano da tempo le batterie 18650.
21700
Sempre più presenti nei veicoli elettrici più recenti (Tesla è stata una delle prime ad adottarli su larga scala), negli utensili elettrici senza fili ad alta potenza, nelle torce a LED più recenti e potenti, in alcune biciclette elettriche e nei sistemi di accumulo di energia domestici. Vengono progettati per nuovi prototipi di dispositivi che necessitano di un aumento di energia o potenza senza dover affrontare un enorme aumento di dimensioni.
I clienti hanno assolutamente ragione nel ritenere che la durata e le prestazioni della batteria siano caratteristiche fondamentali. Il passaggio al 21700 in molti prodotti risponde direttamente alla richiesta dei clienti di maggiore autonomia e maggiore potenza.
Compatibilità e progettazione del sistema
È molto importante ricordare che una batteria 21700 non può essere inserita in un dispositivo progettato per una batteria 18650, e viceversa. Le loro dimensioni fisiche sono diverse. I portabatterie, le basi di ricarica e la disposizione interna dei dispositivi sono realizzati specificamente per una dimensione o per l'altra.
Quando i progettisti creano un nuovo prodotto, valutano i requisiti di potenza ed energia. Considerano anche lo spazio disponibile e il budget. In base a questi fattori, scelgono la dimensione della cella più adatta. Ad esempio, un dispositivo piccolo e sottile potrebbe optare per celle più piccole e meno potenti o persino per batterie piatte a sacchetto.
Un elettroutensile di grandi dimensioni o un veicolo elettrico opteranno per celle 18650 o 21700 (o anche più grandi) per accumulare la massima energia e potenza. La scelta della dimensione e del tipo di cella corretti è fondamentale per la progettazione per la producibilità (DFM) dei prodotti a batteria. È necessario trovare un equilibrio tra prestazioni, dimensioni, costo e facilità di assemblaggio.
Che è migliore?
Nessuna delle due dimensioni della batteria è universalmente "migliore". Dipende interamente dall'uso che ne fai.
Se hai bisogno di un dispositivo il più piccolo possibile e con un consumo energetico moderato, una 18650 potrebbe essere la scelta giusta, o anche celle più piccole. Solo perché la 21700 è più recente e contiene più energia, non significa che sia sempre la scelta migliore.
Se si necessita della massima quantità di energia e potenza in un formato cilindrico relativamente compatto, il 21700 è spesso la scelta vincente. Offre un passo avanti in termini di prestazioni.
Quando si sceglie o si confrontano, è importante concentrarsi sui requisiti dell'applicazione. Esaminare le specifiche delle singole celle della batteria (capacità, corrente di scarica massima, tensione, durata) e confrontarle con le esigenze del dispositivo. Siate pazienti quando cercate diverse opzioni di celle; le specifiche possono variare anche all'interno delle stesse dimensioni.
Conclusione
Quindi, il punto fondamentale è che 18650 e 21700 sono due dimensioni comuni di celle per batterie agli ioni di litio. La 21700 è leggermente più grande della 18650. Queste dimensioni maggiori significano che la 21700 offre generalmente una maggiore capacità e può erogare più potenza. Le 18650 sono presenti in molti dispositivi più vecchi e piccoli, mentre le 21700 si trovano sempre più spesso in applicazioni ad alta richiesta come veicoli elettrici e utensili elettrici. La scelta tra queste due opzioni implica un bilanciamento tra esigenze di energia, potenza, dimensioni e costi.
