Baterie 21700 vs. 18650: Velikost, kapacita, rychlost vybíjení a kompatibilita zařízení

Při porovnávání baterie 21700 s baterií 18650 jsou hlavní rozdíly fyzická velikost, kapacita, proudová kapacita a kompatibilita zařízení.

Článek 21700 je větší než článek 18650 a často poskytuje vyšší kapacitu a větší absolutní vybíjecí proud. Článek 18650 je menší, lehčí a kompatibilní s širší řadou kompaktních zařízení a stávajících konstrukcí bateriových sad.

Oba formáty jsou běžně dostupné jako standardní lithium-iontové články se jmenovitým napětím 3,6V nebo 3,7V a napětím při plném nabití přibližně 4,2V. Podobné napětí však neznamená, že baterie 21700 může přímo nahradit baterii 18650.

Správná volba závisí na krytu zařízení, požadované době běhu, trvalém proudu, špičkovém proudu, struktuře baterie a tepelných podmínkách.

Baterie 21700 vs. 18650: Rychlé srovnání

Údaje o kapacitě a proudu v této tabulce jsou spíše obecné rozsahy než univerzální specifikace. Skutečný výkon baterie 21700 nebo 18650 musí být potvrzen z datasheetu vybraného článku.

21700 vs. 18650 Velikost a rozměry

Co znamenají 18650 a 21700?

Čísla v letech 18650 a 21700 popisují především přibližné rozměry válcové buňky.

• 18650: přibližně 18 mm v průměru a 65 mm na délku

• 21700: přibližně 21 mm v průměru a 70 mm na délku

Rozměry se mohou mezi výrobci a modely článků mírně lišit. Chráněný článek může být také delší kvůli přidanému ochrannému obvodu, struktuře terminálu nebo vnějším součástem. U hotového zařízení má na lícování vliv průměr, délka, styl svorek, ochranné součásti a okolní vůle; a Rozměry baterie 18650 a průvodce montáží zařízení tyto požadavky řeší.

Název formátu neudává kapacitu článku, rychlost vybíjení, chemii nebo kvalitu. Dva články 18650 mohou mít velmi odlišný elektrický výkon, stejně jako dva články 21700 mohou být navrženy pro různé aplikace.

Která baterie je větší?

Formát 21700 je větší v průměru i délce.

Ve srovnání s typickou buňkou 18650 je buňka 21700:

• Širší cca 3 mm

• Přibližně o 5 mm delší

• Přibližně o 46 % větší ve válcovém objemu

Dodatečný objem dává výrobcům více prostoru pro aktivní elektrodové materiály a komponenty pro sběr proudu. To je jeden z důvodů, proč mnoho modelů 21700 nabízí vyšší kapacitu nebo vyšší proudovou kapacitu.

Větší fyzická velikost však automaticky nezaručuje lepší výkon. Vysokokapacitní 21700 a vysokokapacitní 21700 mohou mít velmi odlišné specifikace. Totéž platí pro články 18650.

Jak velikost ovlivňuje design baterie

Rozdíl ve velikosti má přímý vliv na mechanické provedení bateriového bloku.

Baterie 21700 může vyžadovat:

• Větší držák buněk

• Více prostoru mezi buňkami a krytem

• Jiné rozložení niklového pásku

• Větší kryt

• Upravené umístění BMS

• Jiné vedení vodičů a konektorů

• Dodatečný tepelný management

Baterie 18650 může být lepší volbou, pokud má zařízení úzký prostor pro baterie nebo pokud stávající konstrukce již používá držáky 18650.

21700 vs. 18650 Kapacita a doba provozu

Která baterie má vyšší kapacitu?

Buňka 21700 obvykle poskytuje vyšší kapacitu než buňka 18650 podobné technologické generace.

Mezi typické příklady patří:

• 18650 článků: přibližně 2,0Ah až 3,5Ah

• 21700 článků: přibližně 3,0Ah až 5,0Ah

Toto jsou pouze obecné tržní rozsahy. Některé články 18650 s vysokým odběrem mohou mít nižší kapacitu, ale vyšší proudovou kapacitu. Některé články 21700 mohou také upřednostňovat výkon před skladováním energie. Štítky kapacity by měly být stále odděleny od aktuální kapacity; Kapacita 18650 v mAh a Ah vysvětluje, jak by měla být interpretována běžná hodnocení kapacity.

Při porovnávání dvou článků by měla být kapacita přezkoumána společně s:

• Trvalý vybíjecí proud

• Vnitřní odpor

• Životnost cyklu

• Provozní teplota

• Nabíjecí proud

• Doporučené vypínací napětí

• Testovací podmínky

Jak kapacita ovlivňuje dobu běhu?

Energii baterie lze odhadnout podle následujícího vzorce:

Energie baterie = jmenovité napětí × kapacita baterie

Uvažujme například dvě baterie se stejnou strukturou 3S2P:

Výpočet používá jmenovité napětí sady 11,1 V:

Pro předběžný odhad 18650 balení, Kalkulátor 18650 bateriových zdrojů lze použít ke kontrole počtu sérií, paralelního počtu, kapacity a jmenovité energie.

• Balení 18650: 11,1 V × 6 Ah = 66,6 Wh

• Balení 21700: 11,1V × 8Ah = 88,8Wh

Sada 21700 poskytuje v tomto příkladu více nominální energie, ale skutečná doba provozu bude záviset na zatížení zařízení, účinnosti konverze, teplotě, stárnutí baterie a nastavení ochrany BMS. Úplný odhad by měl také zahrnovat využitelnou energii a účinnost přeměny; Výpočty kapacity baterie 18650 a doby běhu ukazují, jak tyto faktory ovlivňují skutečnou dobu běhu.

Vydrží baterie 21700 vždy déle?

Ne. Baterie 21700 má často vyšší kapacitu na článek, ale doba provozu závisí na kompletní sadě baterií.

Mezi důležité faktory patří:

• Kapacita buňky

• Sériová a paralelní konfigurace

• Spotřeba energie zařízení

• Trvalý vybíjecí proud

• Provozní teplota

• Použitelný rozsah vybíjení

• Účinnost konverze DC-DC

• Stáří a stav baterie

Menší balení 18650 může být dostačující pro zařízení s nízkou spotřebou, zatímco balení 21700 může být vhodnější, když stejný kryt pojme větší články a je vyžadována delší doba provozu.

21700 vs. 18650 Rychlost vybíjení a proudová kapacita

Která baterie poskytuje více proudu?

Mnoho článků 21700 může poskytnout vyšší absolutní proud než mnoho článků 18650. Větší formát umožňuje větší aktivní plochu elektrody, nižší odpor a lepší odvod tepla.

Samotný formát však nemůže určit aktuální kapacitu.

Článek 18650 s vysokým odběrem může poskytovat větší proud než článek 21700 s vysokou kapacitou. Z tohoto důvodu by se srovnání mělo zaměřit spíše na konkrétní model buňky než pouze na označení 18650 nebo 21700. Stejné rozlišení je důležité u silnoproudých aplikací, kde Výběr baterie 18650 s vysokou spotřebou by měl být založen na trvalém proudu, špičkovém proudu, poklesu napětí a teplotních limitech spíše než na samotném formátu článku.

V datovém listu je třeba zkontrolovat:

• Trvalý vybíjecí proud

• Maximální pulzní proud

• Doporučená výstupní teplota

• Vnitřní odpor

• Podmínky tepelné zkoušky

• Vypínací napětí

• Požadavky na chlazení

C-Rate a Absolutní proud

C-rate se vypočítá pomocí:

C-rate = vybíjecí proud ÷ kapacita článku

Například:

• 3000mAh článek vybíjející se proudem 15A pracuje při teplotě přibližně 5C.

• 4000mAh článek vybíjející se proudem 20A funguje také při teplotě přibližně 5C.

C-rate je v obou příkladech stejný, ale druhý článek poskytuje vyšší absolutní proud.

Akumulátor by neměl být vybírán pouze podle jeho C-rate. Trvalý proud, špičkový proud, teplota článku, limity BMS a odpor připojení – to vše ovlivňuje skutečný výkon.

Kdy je 21700 lepší pro zařízení s vysokým odběrem?

Baterie 21700 může být lepší volbou, když:

• Zařízení vyžaduje vysoký trvalý proud

• Zařízení potřebuje delší dobu provozu

• Skříň má dostatek prostoru

• Preferuje se méně paralelních článků

• Důležitý je tepelný výkon

• Vybraný model 21700 má vhodný jmenovitý proud

18650 s vysokou spotřebou může být stále lepší volbou pro kompaktní zařízení nebo produkty se stávající strukturou 18650. Jmenovitý proud vybrané buňky by měl být vždy porovnáván s profilem skutečné zátěže.

Spolu se ZERNE lze hodnotit i aplikace s náročnými aktuálními požadavky řešení baterií s vysokým vybitím.

Kompatibilita zařízení 21700 vs. 18650

Může baterie 21700 nahradit baterii 18650?

Ve většině případů baterie 21700 nemůže přímo nahradit baterii 18650.

Hlavním důvodem je fyzická kompatibilita. Buňka 21700 je širší a delší, takže se nemusí vejít do:

• Držák baterie

• Kryt zařízení

• Průvodce buňkou

• Přihrádka na baterie

• Stávající ochranná konstrukce

Elektrické rozhraní může také vyžadovat změny. Při změně formátu článku je třeba zkontrolovat BMS, konektor, uspořádání vodičů a nabíjecí systém. Systém nabíjení musí být zvolen také pro konečné balení, nikoli pouze pro jednotlivé články; Jak bezpečně nabíjet baterie 18650 pokrývá napětí nabíječky, proud a nabíjecí kroky.

Jsou baterie 21700 a 18650 elektricky kompatibilní?

Standardní lithium-iontové verze obou formátů mají často podobné napěťové charakteristiky:

• Jmenovité napětí: přibližně 3,6V nebo 3,7V

• Napětí při plném nabití: přibližně 4,2V

Podobné napětí článku je však pouze jednou částí kompatibility. Kompletní design musí také odpovídat:

• Počet sérií

• Nabíjecí napětí

• Nabíjecí proud

• Vybíjecí proud

• Parametry ochrany BMS

• Rozsah vstupního napětí zařízení

• Buněčná chemie

• Mechanické rozměry

Oba formáty často sdílejí stejný rámec jmenovitého napětí a napětí při plném nabití, rozhodující však zůstává vybraný datový list článku; a Průvodce napětím baterie 18650 uvádí, jak by měly být interpretovány nominální hodnoty, hodnoty plného nabití a mezní hodnoty.

Jaký formát je lepší pro kompaktní zařízení?

Články 18650 se obecně snáze používají v kompaktních zařízeních, protože zabírají méně místa.

Mohou být vhodné pro:

• GPS sledovače

• Nositelná zařízení

• Lékařské vybavení

• Přenosné nástroje

• Kompaktní průmyslová zařízení

• Malé monitorovací zařízení

21700 článků může být vhodnější pro:

• Robotické zařízení

• Přenosná zařízení s vyšším výkonem

• Větší průmyslové nástroje

• Zařízení vyžadující delší provozní dobu

• Baterie s větším dostupným prostorem

Konečná volba by měla být založena spíše na rozměrech zařízení a požadavcích na zatížení než na samotném formátu baterie.

Konstrukce baterie 21700 vs. 18650

Mohou oba formáty používat stejné série a paralelní struktury?

Oba formáty mohou být uspořádány v podobných sériových a paralelních konfiguracích, jako například:

• 3S1P

• 3S2P

• 4S2P

• 6S2P

• konfigurace 10S

Sériový počet určuje třídu napětí, zatímco paralelní počet ovlivňuje kapacitu a proudovou kapacitu. Konfigurace jako 3S2P a 4S2P se řídí stejnými principy popsanými v jak zapojit 18650 baterie sériově a paralelně.

I při použití stejné konfigurace se může celková velikost, hmotnost, kapacita a aktuální kapacita baterie lišit.

Jak ovlivní formát buňky rozložení balíčku?

Změna z 18650 na 21700 obvykle vyžaduje nový mechanický design.

Může být nutné upravit následující prvky:

• Rozteč buněk

• Držáky článků

• Rozměry niklového pásku nebo přípojnice

• Montážní poloha BMS

• Umístění snímače teploty

• Vedení drátu

• Umístění konektoru

• Rozměry skříně

• Větrání a tepelné cesty

BMS se vybírá hlavně podle počtu sérií, chemického složení baterie, ochranných funkcí a aktuálních požadavků. Změna formátu buněk však může změnit aktuální a teplotní podmínky balení, takže BMS by měl být stále přehodnocen. Toto přehodnocení by mělo zahrnovat aktuální limity, ochranné prahy, vyvažování a tepelné monitorování, které jsou součástí 18650 baterie design BMS.

Pro OEM projekty, ZERNE's Řešení bateriových sad 18650 poskytují reference pro vyhodnocení požadavků na uspořádání článků, ochranu, konektory a kryt. Pokud projekt vybere formát 18650, vlastní řešení baterií 18650 a LiPo lze konfigurovat podle požadavků na požadovanou kapacitu, proud, rozměry a ochranu.

Jakou baterii byste si měli vybrat?

U nového produktu by neměl být před přezkoumáním skutečných požadavků na vybavení vybrán žádný formát. Porovnání by pak mělo být přeneseno do fáze návrhu OEM, kde se musí společně zkontrolovat napětí, doba provozu, instalační prostor, nabíjení, ochrana, tepelné chování a ověření prototypu; Výběr baterie 18650 pro zařízení OEM řeší tyto faktory na úrovni projektu. Buňka 21700 může snížit počet paralelních buněk, ale může také zvětšit velikost krytu. Článek 18650 může zařízení lépe pasovat, ale k dosažení požadované kapacity nebo proudu může vyžadovat více článků.

Časté chyby při porovnávání baterií 21700 a 18650

Několik chyb může vést k nevhodné konstrukci baterie:

1. Za předpokladu, že baterie 21700 je vždy lepší než baterie 18650.

2. Porovnání kapacity bez kontroly trvalého vybíjecího proudu.

3. Ignorování většího průměru a délky článku 21700.

4. Zacházení s podobným napětím jako důkaz přímé kompatibility.

5. Použití špičkového proudu jako trvalého provozního proudu.

6. Opětovné použití držáku baterie 18650 pro článek 21700.

7. Změna formátu buňky bez kontroly BMS a tepelného návrhu.

8. Míchání buněk 21700 a 18650 ve stejné paralelní skupině. Články použité ve stejném balení by také měly odpovídat kapacitě, vnitřnímu odporu, napětí, stáří a šarži; shoda článků v sadě baterií 18650 vysvětluje, proč tyto rozdíly ovlivňují bezpečnost a výkon baterie.

9. Ignorování rozměrů chráněných buněk.

10. Výběr článků bez testování kompletního bateriového bloku při skutečné zátěži.

Nejčastější dotazy

Je baterie 21700 lepší než baterie 18650?

Ne v každé aplikaci. Baterie 21700 obvykle nabízí vyšší kapacitu a může poskytovat větší absolutní proud, zatímco baterie 18650 je menší a snáze se instaluje do kompaktních zařízení.

Jaký je velikostní rozdíl mezi baterií 21700 a 18650?

Typický článek 18650 má průměr přibližně 18 mm a délku 65 mm. Typický článek 21700 má průměr přibližně 21 mm a délku 70 mm.

Mohu vyměnit baterii 18650 za baterii 21700?

Obvykle ne jako přímá náhrada. Článek 21700 je větší, takže držák, kryt, kabeláž a ochranná struktura baterie bude možná muset být přepracována.

Která baterie má vyšší kapacitu?

Buňka 21700 má obecně vyšší kapacitu než buňka 18650 podobné technologické generace. Skutečná kapacita závisí na modelu článku a výrobci.

Která baterie má vyšší rychlost vybíjení?

Některé články 21700 mají vyšší trvalý proud než mnoho článků 18650. Vysokokapacitní 18650 však může překonat vysokokapacitní 21700. Pro srovnání je třeba použít datový list buňky.

Mají baterie 21700 a 18650 stejné napětí?

Standardní lithium-iontové verze mají obecně podobné napěťové charakteristiky, často kolem 3,6 V nebo 3,7 V nominálního a 4,2 V při plném nabití. Přesné limity nabíjení a omezení závisí na modelu článku.

Která baterie je lepší pro zařízení s vysokým odběrem?

Oba formáty mohou být vhodné. 21700 může poskytovat větší proud a kapacitu, zatímco 18650 může být výhodnější, když je omezený prostor nebo zařízení již používá design 18650 pack.

Mohou být články 21700 a 18650 použity ve stejném bateriovém bloku?

Neměly by být smíchány ve stejné paralelní skupině. Rozdíly v kapacitě, vnitřním odporu, fyzických rozměrech a aktuálním chování mohou způsobit problémy s vyvážením a bezpečností.

Která baterie je lepší pro kompaktní GPS tracker?

Baterie 18650 se často snáze integruje do kompaktního GPS trackeru kvůli její menší velikosti. Konečná volba závisí na požadované době běhu, aktuální poptávce a dostupném prostoru.

Která baterie by měla být vybrána pro nový OEM balíček?

Rozhodnutí by mělo být založeno na energetických požadavcích, trvalém a špičkovém proudu, době provozu, rozměrech, hmotnosti, tepelném výkonu, ceně a dostupnosti článků. Oba formáty by měly být vyhodnoceny podle skutečných požadavků na vybavení.

Závěr

Baterie 21700 a 18650 jsou obě široce používané válcové lithium-iontové články, ale slouží různým prioritám designu.

Baterie 21700 je větší a často poskytuje vyšší kapacitu a větší schopnost absolutního proudu. Baterie 18650 je kompaktnější a kompatibilní s širší řadou stávajících zařízení a struktur baterií.

Lepší výběr závisí na:

• Fyzické rozměry

• Požadovaná kapacita

• Trvalý a špičkový proud

• Doba běhu

• Kompatibilita zařízení

• Požadavky na BMS

• Tepelné podmínky

• Uspořádání baterie

• Úvahy o výrobě a nákladech

U nového projektu OEM by měl být vybraný formát buňky ověřen testováním prototypu za skutečných elektrických a mechanických podmínek zařízení.