21700 vs 18650 배터리: 차이점은 무엇인가?

손전등, 노트북 배터리 팩, 심지어 전기 자동차와 같은 충전식 기기는 일반적으로 내부에 특수 배터리가 사용됩니다. 이 배터리는 대개 리튬 이온 배터리이며, 모양과 크기가 다양합니다. 오랫동안 18650 배터리가 가장 널리 사용되었습니다. 하지만 최근에는 특히 최신 기기와 차량에서 21700 배터리가 큰 인기를 얻고 있습니다. 

아시다시피, 기기 내부에 사용되는 배터리 셀의 크기와 유형은 매우 중요한 설계 선택입니다. 이는 다음과 같은 영향을 미칩니다.

1. 이 기기의 전력은 얼마입니까?

2. 얼마나 오래 지속되나요?

3. 크기와 무게는 얼마나 되나요?

간단히 말해서, 적합한 배터리 셀을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 이는 전자 제품을 제작하고 사용하는 모든 사람에게 중요합니다.

먼저 18650과 21700 배터리 셀을 비교하여 무엇이 다른지, 그리고 왜 둘 다 사용되는지 알아보겠습니다.

18650과 21700 배터리는 무엇인가요?

우선, 이 숫자들은 무엇을 의미할까요? 단순한 무작위 코드가 아닙니다. 엔지니어들은 이것이 배터리 셀 크기를 알려주는 간단한 방법이라는 것을 알고 있습니다.

18650

 이 이름은 차원으로 구분됩니다. 

•  18은 배터리 직경이 18밀리미터(mm)라는 것을 의미합니다. 

•  65는 배터리 길이가 65밀리미터(mm)라는 것을 의미합니다. 

•  끝에 0이 붙으면 보통 원통형 배터리 모양을 뜻합니다. 

18650 배터리는 가로 18mm, 세로 65mm의 원통형입니다. 오랫동안 고에너지 충전식 셀의 표준으로 사용되어 왔습니다. 노트북부터 초기 전기 자전거까지 다양한 제품에 사용되어 왔습니다. 

21700

 이는 동일한 패턴을 따릅니다.

•  21은 배터리 직경이 21밀리미터(mm)라는 것을 의미합니다. 

•  70는 배터리 길이가 70밀리미터(mm)라는 것을 의미합니다.

•  0은 다시 원통형을 의미합니다. 

21700 배터리는 가로 21mm, 세로 70mm의 원통형입니다. 18650보다 약간 더 굵고 길죠. 

확실히 21700은 18650보다 물리적으로 더 큽니다. 이 크기 차이는 작아 보이지만 성능에 큰 영향을 미칩니다.

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주요 차이점: 크기, 용량, 전력 등

두 크기를 비교해 보면 제조사들이 왜 하나를 선택하는지 알 수 있습니다. 사양을 살펴보면 이 점이 더욱 분명하게 드러납니다.

1.    크기 및 치수

앞서 언급했듯이 21700은 3보다 5mm 더 넓고 18650mm 더 깁니다. 이러한 차이는 미미하지만, 한 기기에 맞게 설계된 장치는 배터리 홀더와 내부 레이아웃을 변경하지 않고는 다른 기기에 장착할 수 없습니다. 겉모습이 비슷하다고 해서 호환되는 것은 아닙니다. 초보자들이 쉽게 교체할 수 있다고 생각하는 가장 흔한 "실수"라고 할 수 있지만, 당황하지 마세요. 단순한 크기 문제입니다.

2.    용량(얼마나 많은 에너지를 저장하는가)

 이것이 큰 차이점입니다. 21700은 더 크기 때문에 내부 용량이 더 큽니다. 이 여유 공간 덕분에 제조업체는 셀 내부에 에너지를 저장하는 활성 물질을 더 많이 넣을 수 있습니다. 일반적인 18650 셀의 용량은 약 2000mAh에서 3500mAh(mAh는 밀리암페어-시간의 약자로, 충전 용량의 단위)입니다. 반면 21700 셀은 3000mAh에서 5000mAh, 또는 그 이상까지 다양한 용량을 가진 경우가 많습니다. 이 점이 중요합니다. 21700 셀 하나는 일반적으로 18650 셀 하나보다 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 

3.    전력 출력(얼마나 많은 전류를 전달할 수 있는지)

 21700의 더 큰 크기는 출력에도 도움이 됩니다. 전류를 전달하는 내부 부품이 더 크고, 셀 설계가 더 높은 방전율을 감당할 수 있는 경우가 많습니다. 즉, 21700 셀은 전동 공구가 과열되거나 전기 자동차가 급가속할 때처럼 필요할 때 장치에 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다. 동시에, 유사한 18650 셀에 비해 부하 상태에서 더 높은 전압을 유지할 수 있습니다. 벤치마크 테스트는 이러한 전력 이점을 까다로운 애플리케이션에서 보여줍니다.

4.    에너지 밀도

 이는 단위 부피 또는 무게당 얼마나 많은 에너지가 저장되는지와 관련이 있습니다. 21700은 더 크기 때문에 활성 물질과 포장재(금속 케이스, 안전 기능 등)의 비율이 더 좋습니다. 즉, 일반적으로 21700 셀은 더 높은 효율을 달성할 수 있습니다. 에너지 밀도 (부피당 또는 무게당 에너지) 18650 셀보다 훨씬 뛰어납니다. 셀당 거의 동일한 양의 재료와 포장 비용으로 더 많은 에너지를 얻을 수 있습니다. 가볍고 오래 지속되는 휴대용 기기나 전기 자동차를 설계할 때는 모든 것이 중요합니다. 

5.    비용

셀당 21700은 18650보다 약간 더 비싼 경우가 많습니다. 그러나 21700 하나가 총 에너지 측면에서 1.5개 또는 2개의 작은 18650 셀을 대체할 수 있기 때문에 비용은 와트시(Wh)당 어떤 경우에는 21700셀의 경우 저장된 에너지가 실제로 더 낮을 수 있습니다. 

21700이 등장한 이유는 무엇인가?

21700 규격의 개발과 광범위한 채택은 단순히 누군가 새로운 규격을 원해서 이루어진 것이 아닙니다. 이는 주로 신기술, 특히 전기 자동차(EV)의 요구에 의해 주도되었습니다. EV를 개발하는 회사들은 차량의 주행 거리와 성능을 높이기 위해 배터리 팩에서 더 많은 에너지와 출력을 필요로 했습니다.

18650 셀을 사용하면 수천 개의 셀로 구성된 매우 큰 배터리 팩을 제작해야 했습니다. 셀당 더 많은 에너지를 저장하고 더 높은 출력을 제공하는 21700과 같이 약간 더 큰 셀로 전환하면 배터리 팩을 제작할 수 있었습니다. 적은 세포가 동일한 것을 얻거나 더 보기 총 에너지와 전력.

셀 수가 적다는 것은 배선과 연결 수가 적다는 것을 의미하며, 전체 팩의 제조 및 열 관리가 더 쉬워질 수 있습니다. 이를 통해 설계자들은 표준 18650의 틀에서 벗어나 배터리 팩 설계 및 성능에 대한 새로운 가능성을 열 수 있었습니다. EV의 주행 거리 증가와 빠른 충전 속도에 대한 요구는 21700과 같은 대형 포맷으로의 전환을 가져온 중요한 근본 원인이었습니다.

응용분야: 어디에 사용되나요?

다양한 장치에 18650 배터리와 21700 배터리가 모두 사용되는 것을 볼 수 있습니다.

18650

노트북 배터리 팩(최신형 모델에서는 덜 흔하지만), 보조 배터리, 다양한 LED 손전등, 휴대용 선풍기, 베이핑 기기, 구형 전기 자동차 모델 등에 여전히 널리 사용되고 있습니다. 이 기술은 이미 성숙 단계에 접어들었으며, 다양한 공급업체가 참여하고 있습니다. PCB 및 PCBA 회사들은 적당한 전력과 에너지를 필요로 하는 제품을 설계하고 있으며, 오랫동안 18650을 사용해 왔습니다. 

21700

 최근 출시되는 전기 자동차(테슬라는 초기 대규모 도입 기업), 고출력 무선 전동 공구, 더욱 강력해진 LED 손전등, 일부 전기 자전거, 그리고 가정용 에너지 저장 시스템 등에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이러한 기술은 크기를 크게 늘리지 않고도 에너지나 전력을 추가로 증가시킬 수 있는 기기의 새로운 프로토타입으로 설계되고 있습니다. 

고객들은 배터리 수명과 성능이 핵심이라고 생각합니다. 많은 제품에서 21700 배터리로 전환함으로써 더 긴 작동 시간과 더 높은 전력을 원하는 고객 요구에 직접적으로 대응할 수 있습니다. 

호환성 및 시스템 설계

21700 배터리는 18650 배터리용으로 설계된 기기에 맞지 않으며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 두 배터리의 물리적 크기가 서로 다릅니다. 배터리 홀더, 충전 크래들, 그리고 기기의 내부 레이아웃은 특정 크기에 맞춰 제작됩니다.

디자이너들은 신제품을 개발할 때 전력 및 에너지 요구 사항을 검토합니다. 또한 사용 가능한 공간과 비용 목표도 고려합니다. 이러한 요소들을 바탕으로 가장 적합한 셀 크기를 선택합니다. 예를 들어, 작고 얇은 기기라면 더 작고 출력이 낮은 셀이나 평평한 파우치형 배터리를 사용할 수 있습니다.

대형 전동 공구나 전기 자동차는 최대 에너지와 전력을 얻기 위해 18650 또는 21700(또는 더 큰 셀)을 선택합니다. 적절한 셀 크기와 유형을 선택하는 것은 배터리 구동 제품의 제조 용이성 설계(DFM)에서 매우 중요한 부분입니다. 성능, 크기, 비용, 그리고 조립 용이성 사이에서 균형을 찾아야 합니다.

어떤게 더 좋아?

배터리 크기가 무조건 "더 좋다"고 할 수는 없습니다. 전적으로 사용자의 필요에 따라 달라집니다.

가능한 한 작은 크기와 적당한 출력/에너지가 필요하다면 18650이 여전히 좋은 선택일 수 있으며, 더 작은 셀을 사용하는 것도 좋습니다. 21700이 더 새롭고 더 많은 에너지를 저장한다고 해서 항상 가장 적합한 것은 아닙니다.

비교적 작은 원통형 형태에서 최대 에너지와 전력을 필요로 한다면 21700이 종종 유리합니다. 성능이 한 단계 향상됩니다.

선택하거나 비교할 때는 해당 애플리케이션의 요구 사항에 집중하세요. 개별 배터리 셀의 사양(용량, 최대 방전 전류, 전압, 수명)을 확인하고 기기에 필요한 사양과 비교해 보세요. 다양한 셀 옵션을 살펴볼 때는 인내심을 가져야 합니다. 같은 크기라도 사양은 다를 수 있습니다.

결론

핵심은 18650과 21700이 리튬 이온 배터리 셀의 두 가지 일반적인 크기라는 것입니다. 21700은 18650보다 약간 더 큽니다. 크기가 더 크다는 것은 21700이 일반적으로 더 높은 용량과 더 많은 전력을 제공할 수 있다는 것을 의미합니다. 18650은 많은 구형 소형 기기에서 볼 수 있는 반면, 21700은 전기 자동차나 전동 공구처럼 수요가 높은 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 두 배터리 중 하나를 선택하려면 에너지, 전력, 크기, 비용의 균형을 맞춰야 합니다.