Bateria 21700 vs. 18650: rozmiar, pojemność, szybkość rozładowania i zgodność urządzenia

Porównując baterię 21700 z baterią 18650, główne różnice dotyczą rozmiaru fizycznego, pojemności, wydajności prądowej i kompatybilności urządzeń.

Ogniwo 21700 jest większe niż ogniwo 18650 i często zapewnia większą pojemność i większy bezwzględny prąd rozładowania. Ogniwo 18650 jest mniejsze, lżejsze i kompatybilne z szerszą gamą kompaktowych urządzeń i istniejącymi konstrukcjami akumulatorów.

Obydwa formaty są powszechnie dostępne jako standardowe ogniwa litowo-jonowe o napięciu nominalnym 3,6 V lub 3,7 V i napięciu pełnego ładowania około 4,2 V. Jednak podobne napięcie nie oznacza, że ​​akumulator 21700 może bezpośrednio zastąpić akumulator 18650.

Właściwy wybór zależy od obudowy urządzenia, wymaganego czasu pracy, prądu ciągłego, prądu szczytowego, konstrukcji pakietu akumulatorów i warunków termicznych.

Bateria 21700 kontra 18650: szybkie porównanie

Dane dotyczące wydajności i prądu podane w tej tabeli są zakresami ogólnymi, a nie specyfikacjami uniwersalnymi. Rzeczywistą wydajność akumulatora 21700 lub 18650 należy potwierdzić w arkuszu danych wybranego ogniwa.

Rozmiar i wymiary 21700 kontra 18650

Co oznaczają 18650 i 21700?

Liczby 18650 i 21700 opisują głównie przybliżone wymiary ogniwa cylindrycznego.

• 18650: średnica około 18 mm i długość 65 mm

• 21700: średnica około 21 mm i długość 70 mm

Wymiary mogą się nieznacznie różnić w zależności od producenta i modelu ogniw. Chronione ogniwo może być również dłuższe ze względu na dodatkowy obwód zabezpieczający, strukturę zacisków lub elementy zewnętrzne. W gotowym urządzeniu na dopasowanie wpływa średnica, długość, rodzaj końcówki, elementy zabezpieczające i otaczający luz; the Wymiary baterii 18650 i przewodnik dotyczący dopasowania urządzenia uwzględniają te wymagania.

Nazwa formatu nie wskazuje pojemności ogniwa, szybkości rozładowania, składu chemicznego ani jakości. Dwa ogniwa 18650 mogą mieć bardzo różną wydajność elektryczną, tak jak dwa ogniwa 21700 można zaprojektować do różnych zastosowań.

Która bateria jest większa?

Format 21700 jest większy zarówno pod względem średnicy, jak i długości.

W porównaniu z typowym ogniwem 18650, ogniwo 21700 to:

• Około 3 mm szersze

• Dłuższy o około 5mm

• Około 46% większa objętość cylindryczna

Dodatkowa objętość zapewnia producentom więcej miejsca na aktywne materiały elektrodowe i elementy odbierające prąd. Jest to jeden z powodów, dla których wiele modeli 21700 oferuje większą pojemność lub wyższą wydajność prądową.

Jednak większy rozmiar fizyczny nie gwarantuje automatycznie lepszej wydajności. Model 21700 o dużej wydajności i model 21700 o dużym poborze mocy mogą mieć bardzo różne specyfikacje. To samo dotyczy ogniw 18650.

Jak rozmiar wpływa na konstrukcję akumulatora

Różnica w wielkości ma bezpośredni wpływ na konstrukcję mechaniczną pakietu akumulatorów.

Zestaw akumulatorów 21700 może wymagać:

• Większy uchwyt na komórkę

• Większa przestrzeń pomiędzy ogniwami a obudową

• Inny układ pasków niklowych

• Większa obudowa

• Zmienione pozycjonowanie BMS

• Różne prowadzenie przewodów i złączy

• Dodatkowe zarządzanie ciepłem

Pakiet baterii 18650 może być lepszym wyborem, gdy sprzęt ma wąską komorę baterii lub gdy istniejąca konstrukcja wykorzystuje już uchwyty 18650.

Pojemność i czas pracy 21700 a 18650

Który akumulator ma większą pojemność?

Ogniwo 21700 zwykle zapewnia większą pojemność niż ogniwo 18650 o podobnej generacji technologii.

Typowe przykłady obejmują:

• Ogniwa 18650: około 2,0 Ah do 3,5 Ah

• 21700 ogniw: około 3,0 Ah do 5,0 Ah

Są to jedynie ogólne zakresy rynkowe. Niektóre ogniwa 18650 o wysokim poborze mocy mogą mieć mniejszą pojemność, ale wyższą wydajność prądową. Niektóre ogniwa 21700 mogą również przedkładać moc wyjściową nad magazynowanie energii. Etykiety wydajności powinny w dalszym ciągu być oddzielone od bieżących możliwości; Pojemność 18650 w mAh i Ah wyjaśnia, jak należy interpretować typowe wartości znamionowe pojemności.

Porównując dwa ogniwa, pojemność należy sprawdzić łącznie z:

• Ciągły prąd rozładowania

• Opór wewnętrzny

• Życie cykliczne

• Temperatura robocza

• Prąd ładowania

• Zalecane napięcie odcięcia

• Warunki testowe

Jak pojemność wpływa na czas działania?

Energię akumulatora można oszacować za pomocą następującego wzoru:

Energia pakietu = napięcie znamionowe × pojemność pakietu

Rozważmy na przykład dwa zestawy akumulatorów o tej samej strukturze 3S2P:

Do obliczeń wykorzystuje się nominalne napięcie pakietu 11,1 V:

Aby uzyskać wstępne szacunki dotyczące pakietu 18650, Kalkulator akumulatorów 18650 może być używany do sprawdzania liczby serii, liczby równoległych, pojemności i energii nominalnej.

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

• Opakowanie 21700: 11,1 V × 8 Ah = 88,8 Wh

Pakiet 21700 zapewnia w tym przykładzie większą energię nominalną, ale rzeczywisty czas pracy będzie zależał od obciążenia sprzętu, wydajności konwersji, temperatury, starzenia się akumulatora i ustawień zabezpieczeń BMS. Pełny szacunek powinien również uwzględniać energię użytkową i efektywność konwersji; Obliczenia pojemności akumulatora 18650 i czasu pracy pokazują, jak te czynniki wpływają na rzeczywisty czas pracy.

Czy bateria 21700 zawsze wytrzymuje dłużej?

Nie. Bateria 21700 często ma większą pojemność na ogniwo, ale czas pracy zależy od całego pakietu baterii.

Ważne czynniki obejmują:

• Pojemność ogniwa

• Konfiguracja szeregowa i równoległa

• Pobór mocy urządzenia

• Ciągły prąd rozładowania

• Temperatura robocza

• Użyteczny zakres rozładowania

• Wydajność konwersji DC-DC

• Wiek i stan baterii

Mniejszy pakiet 18650 może być wystarczający dla urządzenia o niskim poborze mocy, natomiast pakiet 21700 może być preferowany, gdy w tej samej obudowie można pomieścić większe ogniwa i wymagany jest dłuższy czas pracy.

Szybkość rozładowania i wydajność prądowa 21700 kontra 18650

Który akumulator zapewnia większy prąd?

Wiele ogniw 21700 może zapewnić wyższy prąd bezwzględny niż wiele ogniw 18650. Większy format może pozwolić na większy obszar aktywnej elektrody, niższą rezystancję i lepsze odprowadzanie ciepła.

Jednak sam format nie może określić bieżących możliwości.

Ogniwo 18650 o wysokim poborze mocy może zapewnić większy prąd niż ogniwo 21700 o dużej pojemności. Z tego powodu porównanie powinno koncentrować się na konkretnym modelu ogniwa, a nie tylko na etykiecie 18650 lub 21700. To samo rozróżnienie ma znaczenie w zastosowaniach wysokoprądowych, gdzie Wybór akumulatora 18650 o wysokim poborze mocy powinien opierać się na prądzie ciągłym, prądzie szczytowym, zapadach napięcia i ograniczeniach termicznych, a nie na samym formacie ogniwa.

Arkusz danych należy sprawdzić pod kątem:

• Ciągły prąd rozładowania

• Maksymalny prąd impulsowy

• Zalecana temperatura tłoczenia

• Opór wewnętrzny

• Warunki testu termicznego

• Napięcie odcięcia

• Wymagania dotyczące chłodzenia

Współczynnik C i prąd bezwzględny

Współczynnik C oblicza się za pomocą:

C-rate = prąd rozładowania ÷ pojemność ogniwa

Na przykład:

• Ogniwo 3000 mAh rozładowujące się przy 15 A działa w temperaturze około 5°C.

• Ogniwo 4000 mAh rozładowujące się przy 20 A działa również w temperaturze około 5 ° C.

Szybkość C jest taka sama w obu przykładach, ale drugie ogniwo zapewnia wyższy prąd bezwzględny.

Zestawu baterii nie należy wybierać wyłącznie na podstawie współczynnika C. Prąd ciągły, prąd szczytowy, temperatura ogniwa, limity BMS i rezystancja połączenia wpływają na rzeczywistą wydajność.

Kiedy model 21700 jest lepszy w przypadku urządzeń o dużym poborze prądu?

Bateria 21700 może być lepszą opcją, gdy:

• Urządzenie wymaga wysokiego prądu ciągłego

• Sprzęt wymaga dłuższego czasu pracy

• W obudowie jest wystarczająco dużo miejsca

• Preferowanych jest mniej komórek równoległych

• Wydajność cieplna jest ważna

• Wybrany model 21700 ma odpowiednią obciążalność prądową

Model 18650 o wysokim poborze mocy może nadal być lepszą opcją w przypadku kompaktowego sprzętu lub produktów z istniejącą strukturą 18650. Aktualną ocenę wybranego ogniwa należy zawsze porównać z rzeczywistym profilem obciążenia.

Aplikacje o wysokich wymaganiach bieżących można również oceniać równolegle z aplikacjami ZERNE rozwiązania w zakresie akumulatorów o wysokim stopniu rozładowania.

Zgodność urządzeń 21700 i 18650

Czy bateria 21700 może zastąpić baterię 18650?

W większości przypadków bateria 21700 nie może bezpośrednio zastąpić baterii 18650.

Głównym powodem jest kompatybilność fizyczna. Ogniwo 21700 jest szersze i dłuższe, dlatego może nie pasować do:

• Uchwyt baterii

• Obudowa urządzenia

• Przewodnik po komórce

• Komora baterii

• Istniejąca konstrukcja zabezpieczająca

Interfejs elektryczny może również wymagać zmian. Przy zmianie formatu ogniwa należy sprawdzić BMS, złącze, układ przewodów i system ładowania. System ładowania należy także wybrać dla końcowego pakietu, a nie tylko dla pojedynczego ogniwa; jak bezpiecznie ładować akumulatory 18650, opisuje napięcie, prąd i etapy ładowania ładowarki.

Czy akumulatory 21700 i 18650 są kompatybilne elektrycznie?

Standardowe wersje litowo-jonowe obu formatów często mają podobne charakterystyki napięciowe:

• Napięcie nominalne: około 3,6 V lub 3,7 V

• Napięcie pełnego ładowania: około 4,2 V

Jednak podobne napięcie ogniwa to tylko jedna część kompatybilności. Kompletny projekt musi także pasować do:

• Liczba serii

• Napięcie ładowania

• Prąd ładowania

• Prąd rozładowania

• Parametry zabezpieczeń BMS

• Zakres napięcia wejściowego urządzenia

• Chemia komórkowa

• Wymiary mechaniczne

Obydwa formaty często mają te same ramy napięcia nominalnego i pełnego ładowania, ale decydujący pozostaje arkusz danych wybranego ogniwa; the Przewodnik po napięciu akumulatora 18650 określa, jak należy interpretować wartości nominalne, pełne naładowanie i wartości odcięcia.

Który format jest lepszy dla urządzeń kompaktowych?

Ogniwa 18650 są na ogół łatwiejsze w użyciu w sprzęcie kompaktowym, ponieważ zajmują mniej miejsca.

Mogą pasować do:

• Urządzenia śledzące GPS

• Urządzenia do noszenia

• Sprzęt medyczny

• Przenośne instrumenty

• Kompaktowe urządzenia przemysłowe

• Mały sprzęt monitorujący

Ogniwa 21700 mogą być bardziej odpowiednie do:

• Sprzęt robotyki

• Urządzenia przenośne o większej mocy

• Większe instrumenty przemysłowe

• Sprzęt wymagający dłuższego czasu pracy

• Zestawy akumulatorów z większą dostępną przestrzenią

Ostateczny wybór powinien opierać się na wymiarach sprzętu i wymaganiach dotyczących obciążenia, a nie na samym formacie akumulatora.

Projekt zestawu akumulatorów 21700 i 18650

Czy oba formaty mogą wykorzystywać te same struktury szeregowe i równoległe?

Obydwa formaty można układać w podobne konfiguracje szeregowe i równoległe, takie jak:

• 3S1P

• 3S2P

• 4S2P

• 6S2P

• Konfiguracje 10S

Liczba szeregowa określa klasę napięcia, podczas gdy liczba równoległa wpływa na pojemność i wydajność prądową. Konfiguracje takie jak 3S2P i 4S2P działają według tych samych zasad opisanych w jak połączyć akumulatory 18650 szeregowo i równolegle.

Nawet jeśli używana jest ta sama konfiguracja, całkowity rozmiar, waga, pojemność i obciążalność prądowa akumulatora mogą się różnić.

Jak format komórki wpływa na układ paczki?

Zmiana z 18650 na 21700 zwykle wymaga nowej konstrukcji mechanicznej.

Następujące elementy mogą wymagać dostosowania:

• Odstępy między komórkami

• Posiadacze komórek

• Wymiary taśmy niklowej lub szyny zbiorczej

• Pozycja montażowa BMS

• Umiejscowienie czujnika temperatury

• Prowadzenie drutu

• Lokalizacja złącza

• Wymiary obudowy

• Wentylacja i ścieżki termiczne

BMS jest wybierany głównie na podstawie liczby serii, składu chemicznego baterii, funkcji ochronnych i wymagań prądowych. Jednakże zmiana formatu ogniw może zmienić warunki prądowe i termiczne pakietu, dlatego też należy ponownie ocenić BMS. Ta ponowna ocena powinna obejmować ograniczenia prądowe, progi zabezpieczeń, równoważenie i monitorowanie termiczne, które są częścią Konstrukcja zestawu akumulatorów 18650 BMS.

W przypadku projektów OEM ZERNE's Rozwiązania akumulatorów 18650 stanowią punkt odniesienia przy ocenie rozmieszczenia ogniw, zabezpieczeń, złączy i wymagań dotyczących obudowy. Jeśli projekt wybierze format 18650, niestandardowe rozwiązania akumulatorów 18650 i LiPo można skonfigurować pod kątem wymaganej pojemności, prądu, wymiarów i potrzeb w zakresie ochrony.

Jaki akumulator wybrać?

W przypadku nowego produktu nie należy wybierać żadnego formatu przed sprawdzeniem rzeczywistych wymagań sprzętowych. Porównanie należy następnie przeprowadzić na etapie projektowania OEM, gdzie należy wspólnie sprawdzić napięcie, czas pracy, przestrzeń instalacyjną, ładowanie, ochronę, zachowanie termiczne i walidację prototypu; Wybór baterii 18650 dla urządzenia OEM uwzględnia te czynniki na poziomie projektu. Ogniwo 21700 może zmniejszyć liczbę ogniw równoległych, ale może również zwiększyć rozmiar obudowy. Ogniwo 18650 może lepiej pasować do sprzętu, ale może wymagać większej liczby ogniw, aby osiągnąć pożądaną pojemność lub prąd.

Typowe błędy przy porównywaniu akumulatorów 21700 i 18650

Kilka błędów może prowadzić do nieodpowiedniej konstrukcji akumulatora:

1. Zakładając, że bateria 21700 jest zawsze lepsza niż bateria 18650.

2. Porównywanie pojemności bez sprawdzania ciągłego prądu rozładowania.

3. Ignorując większą średnicę i długość ogniwa 21700.

4. Traktowanie podobnego napięcia jako dowodu bezpośredniej kompatybilności.

5. Wykorzystanie prądu szczytowego jako ciągłego prądu roboczego.

6. Ponowne użycie uchwytu baterii 18650 do ogniwa 21700.

7. Zmiana formatu ogniwa bez sprawdzania BMS i projektu termicznego.

8. Mieszanie ogniw 21700 i 18650 w tej samej grupie równoległej. Ogniwa użyte w tym samym pakiecie powinny być również dobrane pod względem pojemności, rezystancji wewnętrznej, napięcia, wieku i partii; Dopasowanie ogniw w zestawie baterii 18650 wyjaśnia, dlaczego te różnice wpływają na bezpieczeństwo i wydajność pakietu.

9. Ignorowanie wymiarów komórek chronionych.

10. Wybór ogniw bez testowania kompletnego zestawu akumulatorów pod rzeczywistym obciążeniem.

Często zadawane pytania

Czy bateria 21700 jest lepsza od baterii 18650?

Nie w każdym zastosowaniu. Bateria 21700 zwykle oferuje większą pojemność i może zapewnić większy prąd bezwzględny, podczas gdy bateria 18650 jest mniejsza i łatwiejsza do zainstalowania w sprzęcie kompaktowym.

Jaka jest różnica wielkości między baterią 21700 a baterią 18650?

Typowe ogniwo 18650 ma średnicę około 18 mm i długość 65 mm. Typowe ogniwo 21700 ma średnicę około 21 mm i długość 70 mm.

Czy mogę wymienić baterię 18650 na baterię 21700?

Zwykle nie jest to bezpośredni zamiennik. Ogniwo 21700 jest większe, dlatego może zaistnieć potrzeba przeprojektowania uchwytu, obudowy, okablowania i konstrukcji zabezpieczającej akumulator.

Który akumulator ma większą pojemność?

Ogniwo 21700 ma na ogół większą pojemność niż ogniwo 18650 o podobnej generacji technologii. Rzeczywista pojemność zależy od modelu ogniwa i producenta.

Który akumulator ma większą szybkość rozładowania?

Niektóre ogniwa 21700 mają wyższe wartości znamionowe prądu ciągłego niż wiele ogniw 18650. Jednakże model 18650 o wysokim poborze mocy może przewyższać model 21700 o dużej pojemności. Do porównania należy skorzystać z arkusza danych ogniwa.

Czy akumulatory 21700 i 18650 mają to samo napięcie?

Standardowe wersje litowo-jonowe mają zazwyczaj podobną charakterystykę napięcia, często około 3,6 V lub 3,7 V nominalnie i 4,2 V po pełnym naładowaniu. Dokładne limity ładowania i odcięcia zależą od modelu ogniwa.

Który akumulator jest lepszy do sprzętu o dużym poborze prądu?

Obydwa formaty mogą być odpowiednie. Model 21700 może zapewniać większy prąd i pojemność, natomiast model 18650 może być preferowany, gdy przestrzeń jest ograniczona lub w sprzęcie zastosowano już konstrukcję pakietu 18650.

Czy w tym samym akumulatorze można używać ogniw 21700 i 18650?

Nie należy ich mieszać w tej samej równoległej grupie. Różnice w wydajności, oporze wewnętrznym, wymiarach fizycznych i zachowaniu prądu mogą powodować problemy z wyważeniem i bezpieczeństwem.

Który akumulator jest lepszy do kompaktowego trackera GPS?

Baterię 18650 często łatwiej jest zintegrować z kompaktowym urządzeniem śledzącym GPS ze względu na jej mniejszy rozmiar. Ostateczny wybór zależy od wymaganego czasu pracy, bieżącego zapotrzebowania i dostępnej przestrzeni.

Jaki akumulator wybrać do nowego pakietu OEM?

Decyzja powinna opierać się na wymaganiach energetycznych, prądzie ciągłym i szczytowym, czasie pracy, wymiarach, wadze, wydajności cieplnej, kosztach i dostępności ogniw. Obydwa formaty należy oceniać pod kątem rzeczywistych wymagań sprzętowych.

Wniosek

Akumulatory 21700 i 18650 to szeroko stosowane formaty cylindrycznych ogniw litowo-jonowych, ale mają różne priorytety projektowe.

Bateria 21700 jest większa i często zapewnia większą pojemność i większą wydajność prądu bezwzględnego. Bateria 18650 jest bardziej kompaktowa i kompatybilna z szerszą gamą istniejących urządzeń i konstrukcji akumulatorów.

Lepszy wybór zależy od:

• Wymiary fizyczne

• Wymagana pojemność

• Prąd ciągły i szczytowy

• Czas wykonania

• Kompatybilność urządzenia

• Wymagania BMS

• Warunki termiczne

• Układ zestawu akumulatorów

• Względy produkcyjne i kosztowe

W przypadku nowego projektu OEM wybrany format ogniwa powinien zostać zweryfikowany poprzez testy prototypu w rzeczywistych warunkach elektrycznych i mechanicznych sprzętu.