Когда вы думаете о перезаряжаемых гаджетах, таких как фонарик, аккумуляторная батарея для ноутбука и даже электромобиль, они, как правило, зависят от специальных батарей внутри. Часто это литий-ионные батареи. Они бывают разных форм и размеров. Долгое время был распространен один размер: 18650. Однако в последнее время другой размер стал очень популярным, особенно в новых устройствах и транспортных средствах: 21700.
Видите ли, размер и тип элемента батареи, используемого внутри устройства, действительно являются важными конструкционными решениями. Это влияет на:
1. Какова мощность устройства?
2. Как долго это длится?
3. Насколько он большой или тяжелый?
Проще говоря, выбор правильной ячейки аккумулятора имеет большое значение. Этот момент важен для любого, кто строит и использует электронику.
Давайте начнем с чего-нибудь и сравним аккумуляторные элементы 18650 и 21700, чтобы увидеть, в чем разница и почему используются оба типа.
Что такое аккумуляторы 18650 и 21700?
Во-первых, что означают эти цифры? Это не просто случайные коды. Инженеры знают, что это на самом деле простой способ сообщить вам размер ячейки батареи.
18650
Это имя распадается на измерения.
• 18 означает, что диаметр батареи составляет 18 миллиметров (мм).
• 65 означает, что длина батареи составляет 65 миллиметров (мм).
• Цифра 0 в конце обычно означает, что батарея имеет цилиндрическую форму.
Итак, аккумулятор 18650 представляет собой цилиндр диаметром 18 мм и высотой 65 мм. В течение многих лет это был стандарт для высокоэнергетических перезаряжаемых элементов. Знаете, его использовали во всем, от ноутбуков до многих ранних электровелосипедов.
21700
Здесь все происходит по той же схеме.
• 21 означает, что диаметр батареи составляет 21 миллиметров (мм).
• 70 означает, что длина батареи составляет 70 миллиметров (мм).
• 0 снова означает, что он цилиндрический.
Итак, аккумулятор 21700 — это цилиндр, 21 мм в ширину и 70 мм в высоту. Он по сути немного толще и немного длиннее, чем 18650.
Определенно, 21700 физически больше, чем 18650. Эта разница в размерах, даже если она кажется небольшой, оказывает большое влияние на производительность.
О PCBasic
Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.
Ключевые отличия: размер, емкость, мощность и многое другое
Сравнение этих двух размеров показывает, почему производители выбирают один из них. Этот момент заметен, как только вы посмотрите на характеристики.
1. Размер и размеры
Как мы уже говорили, 21700 на 3 мм шире и на 5 мм длиннее, чем 18650. Хотя эти различия незначительны, они означают, что устройство, разработанное для одного, не может подойти к другому без изменения держателя батареи и внутренней компоновки. Они не являются взаимозаменяемыми только потому, что выглядят похожими. Можно сказать, что это самая распространенная «ошибка»: новички могут подумать, что могут просто поменять их, но не паникуйте, это простая проблема физического размера.
2. Емкость (сколько энергии они хранят)
Это важное отличие. Поскольку 21700 больше, у него больше внутренний объем. Это дополнительное пространство позволяет производителям размещать больше активных материалов внутри ячейки, которые хранят энергию. Вы увидите, что типичные ячейки 18650 имеют емкость от 2000 мАч до 3500 мАч (мАч означает миллиампер-час, единица измерения зарядной емкости). Напротив, ячейки 21700 часто имеют емкость от 3000 мАч до 5000 мАч или даже выше. Этот момент важен: одна ячейка 21700 обычно может хранить значительно больше энергии, чем одна ячейка 18650.
3. Выходная мощность (какой ток они могут выдавать)
Больший размер 21700 также помогает с выходной мощностью. Внутренние части, по которым проходит ток, больше, а конструкция ячейки часто может выдерживать более высокие скорости разряда. Это означает, что ячейка 21700 часто может обеспечить больше мощности для устройства, когда это необходимо, например, когда электроинструмент работает в полную силу или электромобиль быстро разгоняется. Одновременно она часто может поддерживать более высокое напряжение под нагрузкой по сравнению с аналогичным 18650. Тест на производительность показывает это преимущество мощности в требовательных приложениях.
4. Плотность энергии
Это относится к тому, сколько энергии хранится на единицу объема или веса. Поскольку 21700 больше, у него лучшее соотношение активного материала к упаковочному материалу (металлический корпус, защитные функции и т. д.). Это означает, что, как правило, ячейки 21700 могут достигать более высоких плотность энергии (энергия на объем или на вес), чем ячейки 18650. Вы получаете больше энергии примерно за то же количество материала и накладных расходов на упаковку на ячейку. Все имеет значение при проектировании легких, долговечных портативных устройств или электромобилей.
5. Цена
В расчете на ячейку 21700 часто немного дороже, чем 18650. Однако, поскольку одна ячейка 21700 может заменить, возможно, 1.5 или 2 ячейки 18650 меньшего размера с точки зрения общей энергии, стоимость на ватт-час (Вт·ч) В некоторых случаях для 21700 ячеек запасенная энергия может быть ниже.
Почему появился 21700?
Разработка и широкое внедрение размера 21700 не произошли просто потому, что кто-то захотел новый размер. Это было в значительной степени обусловлено потребностями новых технологий, особенно электромобилей (ЭМ). Компаниям, производящим ЭМ, требовалось больше энергии и мощности от их аккумуляторных батарей, чтобы обеспечить автомобилям больший запас хода и лучшую производительность.
Использование ячеек 18650 означало создание очень больших батарейных блоков с тысячами ячеек. Перейдя на немного большую ячейку, такую как 21700, которая содержит больше энергии на ячейку и обеспечивает большую мощность, они могли создавать батарейные блоки с меньше клетки, чтобы получить то же самое или больше общая энергия и мощность.
Меньше ячеек означает более простую проводку, меньше соединений и потенциально более простое производство и управление температурой для всего пакета. Это позволило конструкторам мыслить нестандартно в рамках стандарта 18650 и открыть новые возможности для дизайна и производительности аккумуляторных батарей. Стремление к большему диапазону и более быстрой зарядке в электромобилях стало важной первопричиной перехода к более крупным форматам, таким как 21700.
Приложения: где они используются?
Вы увидите аккумуляторы как 18650, так и 21700, питающие широкий спектр устройств.
18650
Все еще широко используется в таких вещах, как аккумуляторные батареи для ноутбуков (хотя реже встречается в новых, более изящных моделях), внешних аккумуляторах, многих светодиодных фонариках, портативных вентиляторах, устройствах для вейпа и старых моделях электромобилей. Это зрелая технология с широким кругом поставщиков. Компании PCB и PCBA разрабатывают продукты, которым требуется умеренная мощность и энергия, и уже давно используют 18650.
21700
Все чаще встречаются в новых электромобилях (Tesla была одним из первых, кто принял их в больших масштабах), мощных беспроводных электроинструментах, новых и более мощных светодиодных фонарях, некоторых электровелосипедах и домашних системах хранения энергии. Они разрабатываются в виде новых прототипов для устройств, которым требуется дополнительный прирост энергии или мощности без значительного скачка в размерах.
Клиенты настолько правы в своем мнении, что срок службы батареи и производительность являются ключевыми характеристиками. Переход на 21700 во многих продуктах напрямую отвечает требованиям клиентов в отношении более длительного времени работы и большей мощности.
Совместимость и проектирование системы
Очень важно помнить, что аккумулятор 21700 не влезет в устройство, рассчитанное на аккумулятор 18650, и наоборот. Их физические размеры различны. Держатели аккумуляторов, зарядные устройства и внутренняя компоновка устройств изготавливаются специально под тот или иной размер.
Когда дизайнеры создают новый продукт, они смотрят на требования к мощности и энергии. Они также учитывают доступное пространство и целевую стоимость. На основе этих факторов они выбирают, какой размер ячейки имеет наибольший смысл. Например, небольшое тонкое устройство может использовать меньшие, менее мощные ячейки или даже плоские карманные батареи.
Большой электроинструмент или электромобиль будут использовать ячейки 18650 или 21700 (или даже большего размера), чтобы вместить больше энергии и мощности. Выбор правильного размера и типа ячейки является важнейшей частью проектирования для технологичности (DFM) для продуктов с питанием от батареи. Вам нужно найти баланс между производительностью, размером, стоимостью и простотой сборки.
Что лучше?
Ни один из размеров батареи не является универсальным «лучшим». Все зависит от того, для чего она вам нужна.
Если вам нужно самое маленькое устройство и умеренная мощность/энергия, 18650 все еще может быть правильным выбором, или даже меньшие ячейки. То, что 21700 новее и содержит больше энергии, не означает, что он всегда лучше всего подходит.
Если вам нужно максимальное количество энергии и мощности в относительно компактном цилиндрическом формате, то часто побеждает 21700. Он обеспечивает повышение производительности.
При выборе или сравнении сосредоточьтесь на требованиях приложения. Изучите спецификации отдельных ячеек батареи (емкость, максимальный ток разряда, напряжение, срок службы) и сравните их с потребностями вашего устройства. Будьте терпеливы при исследовании различных вариантов ячеек; спецификации могут различаться даже в пределах одного размера.
Заключение
Итак, суть в том, что 18650 и 21700 — это два распространенных размера литий-ионных аккумуляторных ячеек. 21700 немного больше, чем 18650. Этот больший размер означает, что 21700, как правило, обеспечивает большую емкость и может выдавать больше мощности. Вы увидите 18650 во многих старых и небольших гаджетах, в то время как 21700 все чаще встречаются в востребованных приложениях, таких как электромобили и электроинструменты. Выбор между ними подразумевает балансировку потребностей в энергии, мощности, размере и стоимости.
