Батарея 21700 и 18650: размер, емкость, скорость разряда и совместимость устройств

При сравнении аккумулятора 21700 с аккумулятором 18650 основными различиями являются физический размер, емкость, токовая нагрузка и совместимость устройств.

Ячейка 21700 больше, чем ячейка 18650, и часто обеспечивает более высокую емкость и больший абсолютный ток разряда. Элемент 18650 меньше, легче и совместим с более широким спектром компактных устройств и существующих конструкций аккумуляторных блоков.

Оба формата обычно доступны в виде стандартных литий-ионных элементов с номинальным напряжением 3,6 В или 3,7 В и напряжением полной зарядки примерно 4,2 В. Однако подобное напряжение не означает, что батарея 21700 может напрямую заменить батарею 18650.

Правильный выбор зависит от корпуса устройства, требуемого времени автономной работы, постоянного тока, пикового тока, конструкции аккумуляторной батареи и температурных условий.

Аккумулятор 21700 и 18650: быстрое сравнение

Значения мощности и тока в этой таблице представляют собой общие диапазоны, а не универсальные характеристики. Фактическая производительность батареи 21700 или 18650 должна быть подтверждена из таблицы данных выбранного элемента.

21700 против 18650 Размер и размеры

Что означают 18650 и 21700?

Числа 18650 и 21700 в основном описывают примерные размеры цилиндрической ячейки.

• 18650: примерно 18 мм в диаметре и 65 мм в длину.

• 21700: примерно 21 мм в диаметре и 70 мм в длину.

Размеры могут незначительно отличаться в зависимости от производителя и модели ячейки. Защищенная ячейка также может быть длиннее из-за дополнительной схемы защиты, клеммной конструкции или внешних компонентов. В готовом устройстве на посадку влияют диаметр, длина, тип клеммы, защитные компоненты и окружающий зазор; тот Размеры батареи 18650 и руководство по установке устройства отвечают этим требованиям.

Название формата не указывает на емкость элемента, скорость разряда, химический состав или качество. Два элемента 18650 могут иметь совершенно разные электрические характеристики, так же как два элемента 21700 могут быть предназначены для разных применений.

Какая батарея больше?

Формат 21700 больше как по диаметру, так и по длине.

По сравнению с обычным элементом 18650, элемент 21700:

• Примерно на 3 мм шире

• Примерно на 5 мм длиннее

• Цилиндрический объем примерно на 46 % больше.

Дополнительный объем дает производителям больше места для материалов активных электродов и токосъемных компонентов. Это одна из причин, почему многие модели 21700 предлагают более высокую емкость или более высокий ток.

Однако больший физический размер не гарантирует автоматически лучшую производительность. 21700 с высокой емкостью и 21700 с высоким энергопотреблением могут иметь очень разные характеристики. То же самое касается и ячеек 18650.

Как размер влияет на конструкцию аккумуляторной батареи

Разница в размерах напрямую влияет на механическую конструкцию аккумуляторной батареи.

Для аккумуляторной батареи 21700 может потребоваться:

• Большой держатель ячеек

• Больше места между камерами и корпусом

• Другая схема расположения никелевых полос.

• Больший корпус

• Пересмотренное позиционирование BMS

• Различная прокладка проводов и разъемов

• Дополнительный термоменеджмент

Аккумуляторный блок 18650 может оказаться лучшим выбором, если оборудование имеет узкий аккумуляторный отсек или если в существующей конструкции уже используются держатели 18650.

21700 против 18650 Емкость и время работы

Какой аккумулятор имеет большую емкость?

Ячейка 21700 обычно обеспечивает более высокую емкость, чем ячейка 18650 аналогичного поколения технологий.

Типичные примеры включают в себя:

• 18650 ячеек: примерно от 2,0 Ач до 3,5 Ач

• 21700 ячеек: примерно от 3,0 до 5,0 Ач

Это только общие рыночные диапазоны. Некоторые элементы 18650 с высоким стоком могут иметь меньшую емкость, но более высокий ток. Некоторые 21700 ячеек также могут отдавать приоритет выходной мощности над накоплением энергии. Ярлыки мощности по-прежнему должны быть отделены от текущих возможностей; Емкость 18650 в мАч и Ач объясняет, как следует интерпретировать общие значения емкости.

При сравнении двух ячеек емкость следует рассматривать вместе с:

• Непрерывный ток разряда

• Внутреннее сопротивление

• Цикл жизни

• Рабочая температура

• Ток заряда

• Рекомендуемое напряжение отключения

• Условия испытаний

Как емкость влияет на время выполнения?

Энергию аккумулятора можно оценить по следующей формуле:

Энергия аккумулятора = Номинальное напряжение × Емкость аккумулятора

Например, рассмотрим два аккумуляторных блока с одинаковой структурой 3S2P:

В расчете используется номинальное напряжение аккумуляторной батареи 11,1 В:

По предварительной оценке 18650 упаковок, Калькулятор аккумуляторных батарей 18650 можно использовать для проверки количества серий, параллельностей, емкости и номинальной энергии.

• Упаковка 18650: 11,1 В × 6 Ач = 66,6 Втч

• Пакет 21700: 11,1 В × 8 Ач = 88,8 Втч

В этом примере блок 21700 обеспечивает больше номинальной энергии, но фактическое время работы будет зависеть от нагрузки оборудования, эффективности преобразования, температуры, старения батареи и настроек защиты BMS. Полная оценка должна также включать полезную энергию и эффективность преобразования; Емкость аккумуляторной батареи 18650 и расчеты времени работы показывают, как эти факторы влияют на фактическое время работы.

Всегда ли батарея 21700 работает дольше?

Нет. Батарея 21700 часто имеет более высокую емкость на элемент, но время автономной работы зависит от комплектной аккумуляторной батареи.

Важные факторы включают в себя:

• Емкость ячейки

• Последовательная и параллельная конфигурация

• Энергопотребление устройства

• Непрерывный ток разряда

• Рабочая температура

• Полезный диапазон разряда

• Эффективность преобразования постоянного тока в постоянный

• Возраст и состояние аккумулятора

Меньшего блока 18650 может быть достаточно для устройства с низким энергопотреблением, тогда как блок 21700 может быть предпочтительнее, когда в одном корпусе можно разместить более крупные элементы и требуется более длительное время работы.

21700 против 18650 Скорость разряда и допустимый ток

Какая батарея обеспечивает больший ток?

Многие элементы 21700 могут обеспечивать более высокий абсолютный ток, чем многие элементы 18650. Больший формат может обеспечить большую активную площадь электрода, более низкое сопротивление и улучшенное рассеивание тепла.

Однако сам по себе формат не может определить текущие возможности.

Ячейка 18650 с высоким стоком может обеспечивать больший ток, чем ячейка 21700 с высокой емкостью. По этой причине сравнение должно быть сосредоточено на конкретной модели ячейки, а не только на этикетке 18650 или 21700. То же различие имеет значение и в сильноточных приложениях, где Выбор батареи 18650 с высоким потреблением тока должен основываться на непрерывном токе, пиковом токе, провале напряжения и температурных ограничениях, а не только на формате элемента.

Технический паспорт следует проверить на наличие:

• Непрерывный ток разряда

• Максимальный импульсный ток

• Рекомендуемая температура нагнетания

• Внутреннее сопротивление

• Условия термических испытаний

• Напряжение отсечки

• Требования к охлаждению

C-скорость и абсолютный ток

C-ставка рассчитывается с использованием:

C-rate = ток разряда ÷ емкость элемента

Например:

• Батарея емкостью 3000 мАч, разряжающаяся током 15 А, работает при температуре примерно 5°С.

• Аккумулятор емкостью 4000 мАч, разряжающийся током 20 А, также работает при температуре примерно 5°С.

Скорость C одинакова в обоих примерах, но вторая ячейка обеспечивает более высокий абсолютный ток.

Аккумуляторный блок не следует выбирать только по его C-рейту. Непрерывный ток, пиковый ток, температура элемента, пределы BMS и сопротивление соединения — все это влияет на фактическую производительность.

Когда 21700 лучше использовать для оборудования с высоким потреблением энергии?

Аккумулятор 21700 может быть лучшим вариантом, если:

• Устройство требует высокого постоянного тока.

• Оборудование требует более длительного времени работы

• В корпусе достаточно места

• Предпочтительно меньшее количество параллельных ячеек.

• Тепловые характеристики важны

• Выбранная модель 21700 имеет подходящий номинальный ток.

Модель 18650 с высоким дренажем по-прежнему может быть лучшим вариантом для компактного оборудования или продуктов с существующей конструкцией 18650. Текущий номинал выбранной ячейки всегда следует сравнивать с реальным профилем нагрузки.

Приложения с высокими текущими требованиями также могут быть оценены наряду с решениями ZERNE. решения для аккумуляторов с высоким разрядом.

Совместимость устройств 21700 и 18650

Может ли аккумулятор 21700 заменить аккумулятор 18650?

В большинстве случаев аккумулятор 21700 не может напрямую заменить аккумулятор 18650.

Основная причина – физическая совместимость. Ячейка 21700 шире и длиннее, поэтому может не поместиться в:

• Держатель батареи

• Корпус устройства

• Руководство по ячейке

• Батарейный отсек

• Существующая структура защиты

Электрический интерфейс также может потребовать изменений. При изменении формата ячейки следует пересмотреть BMS, разъем, расположение проводов и систему зарядки. Систему зарядки также необходимо выбирать для конечного пакета, а не только для отдельного элемента; Как безопасно заряжать аккумуляторы 18650, рассказывается о напряжении зарядного устройства, токе и этапах зарядки.

Совместимы ли аккумуляторы 21700 и 18650 электрически?

Стандартные литий-ионные версии обоих форматов часто имеют схожие характеристики напряжения:

• Номинальное напряжение: примерно 3,6 В или 3,7 В.

• Напряжение полной зарядки: около 4,2 В

Однако одинаковое напряжение ячеек — это только одна часть совместимости. Полный дизайн также должен соответствовать:

• Количество серий

• Зарядное напряжение

• Зарядный ток

• Ток разряда

• Параметры защиты BMS

• Диапазон входного напряжения устройства

• Клеточная химия

• Механические размеры

Оба формата часто имеют одну и ту же структуру номинального напряжения и напряжения полной зарядки, но решающее значение имеет выбранная таблица данных аккумулятора; тот В руководстве по напряжению аккумулятора 18650 указано, как следует интерпретировать номинальные значения, значения полной зарядки и отсечки.

Какой формат лучше для компактных устройств?

Элементы 18650 обычно проще использовать в компактном оборудовании, поскольку они занимают меньше места.

Они могут подойти для:

• GPS трекеры

• Носимые устройства

• Медицинское оборудование

• Портативные инструменты

• Компактные промышленные устройства

• Маленькое оборудование для мониторинга

Ячейки 21700 могут больше подойти для:

• Робототехническое оборудование

• Портативные устройства большей мощности

• Более крупные промышленные инструменты

• Оборудование, требующее более длительного времени эксплуатации

• Аккумуляторные блоки с большим свободным пространством

Окончательный выбор должен основываться на размерах оборудования и требованиях к нагрузке, а не только на формате батареи.

Конструкция аккумуляторного блока 21700 и 18650

Могут ли оба формата использовать одни и те же серии и параллельные структуры?

Оба формата могут быть организованы в аналогичных последовательных и параллельных конфигурациях, например:

• 3С1П

• 3С2П

• 4С2П

• 6С2П

• Конфигурации 10S

Подсчет серий определяет класс напряжения, а подсчет параллельных влияет на емкость и допустимый ток. Такие конфигурации, как 3S2P и 4S2P, основаны на тех же принципах, которые описаны в разделе как соединить аккумуляторы 18650 последовательно и параллельно.

Даже если используется одна и та же конфигурация, общий размер, вес, емкость и ток аккумуляторной батареи могут отличаться.

Как формат ячейки влияет на макет пакета?

Переход с 18650 на 21700 обычно требует новой механической конструкции.

Возможно, потребуется отрегулировать следующие элементы:

• Расстояние между ячейками

• Держатели ячеек

• Размеры никелевой полосы или шины

• Монтажное положение BMS

• Размещение датчика температуры

• Прокладка проводов

• Расположение разъема

• Размеры корпуса

• Вентиляционные и тепловые пути

BMS выбирается главным образом в зависимости от количества серий, химического состава аккумуляторов, функций защиты и текущих требований. Однако изменение формата ячейки может изменить текущие и температурные условия аккумулятора, поэтому BMS все равно следует переоценить. Эта переоценка должна включать ограничения тока, пороги защиты, балансировку и тепловой мониторинг, которые являются частью Аккумулятор 18650, дизайн BMS.

Для OEM-проектов компания ZERNE Решения для аккумуляторных блоков 18650 служат эталоном для оценки расположения элементов, защиты, разъемов и требований к корпусу. Если в проекте выбран формат 18650, Индивидуальные аккумуляторные решения 18650 и LiPo могут быть настроены в соответствии с требуемой емкостью, током, размерами и потребностями в защите.

Какой аккумулятор выбрать?

Для нового продукта ни один из форматов не следует выбирать до рассмотрения фактических требований к оборудованию. Затем сравнение следует перенести на этап проектирования OEM, где необходимо вместе проверить напряжение, время работы, пространство для установки, зарядку, защиту, тепловое поведение и проверку прототипа; Выбор батареи 18650 для OEM-устройства учитывает эти факторы на уровне проекта. Ячейка 21700 может уменьшить количество параллельных ячеек, но также может увеличить размер корпуса. Элемент 18650 может лучше подойти для оборудования, но для достижения желаемой емкости или тока может потребоваться больше элементов.

Распространенные ошибки при сравнении аккумуляторов 21700 и 18650

Несколько ошибок могут привести к неподходящей конструкции батареи:

1. Предполагая, что батарея 21700 всегда лучше, чем батарея 18650.

2. Сравнение емкости без проверки тока непрерывного разряда.

3. Игнорируя больший диаметр и длину ячейки 21700.

4. Рассматривать одинаковое напряжение как доказательство прямой совместимости.

5. Использование пикового тока в качестве непрерывного рабочего тока.

6. Повторное использование держателя батареи 18650 для элемента 21700.

7. Изменение формата ячейки без проверки BMS и теплового проектирования.

8. Объединение ячеек 21700 и 18650 в одну параллельную группу. Элементы, используемые в одной упаковке, также должны совпадать по емкости, внутреннему сопротивлению, напряжению, возрасту и партии; Соответствие ячеек в аккумуляторном блоке 18650 объясняет, почему эти различия влияют на безопасность и производительность аккумулятора.

9. Игнорирование размеров защищенной ячейки.

10. Выбор элементов без тестирования комплектного аккумуляторного блока под фактической нагрузкой.

Часто задаваемые вопросы

Аккумулятор 21700 лучше аккумулятора 18650?

Не в каждом приложении. Батарея 21700 обычно имеет более высокую емкость и может обеспечивать больший абсолютный ток, тогда как батарея 18650 меньше по размеру и ее проще устанавливать в компактное оборудование.

Какая разница в размерах аккумулятора 21700 и 18650?

Типичная ячейка 18650 имеет диаметр около 18 мм и длину 65 мм. Типичная ячейка 21700 имеет диаметр около 21 мм и длину 70 мм.

Можно ли заменить аккумулятор 18650 на аккумулятор 21700?

Обычно не в качестве прямой замены. Элемент 21700 больше, поэтому может потребоваться перепроектирование держателя, корпуса, проводки и защитной конструкции аккумулятора.

Какой аккумулятор имеет большую емкость?

Ячейка 21700 обычно имеет более высокую емкость, чем ячейка 18650 аналогичного поколения технологий. Фактическая емкость зависит от модели элемента и производителя.

Какой аккумулятор имеет более высокую скорость разряда?

Некоторые элементы 21700 имеют более высокие номинальные значения постоянного тока, чем многие элементы 18650. Однако 18650 с высоким энергопотреблением может превзойти 21700 с высокой емкостью. Для сравнения следует использовать таблицу данных элемента.

Одинаковое ли напряжение у аккумуляторов 21700 и 18650?

Стандартные литий-ионные версии обычно имеют схожие характеристики напряжения, часто около 3,6 В или 3,7 В номинального значения и 4,2 В при полной зарядке. Точные пределы зарядки и ограничения зависят от модели ячейки.

Какой аккумулятор лучше подойдет для техники с высоким энергопотреблением?

Оба формата могут подойти. 21700 может обеспечить больший ток и емкость, тогда как 18650 может быть предпочтительнее, когда пространство ограничено или в оборудовании уже используется конструкция блока 18650.

Можно ли использовать элементы 21700 и 18650 в одном аккумуляторном блоке?

Их не следует смешивать в одной параллельной группе. Различия в емкости, внутреннем сопротивлении, физических размерах и поведении тока могут создать проблемы с балансировкой и безопасностью.

Какой аккумулятор лучше для компактного GPS-трекера?

Батарею 18650 часто легче интегрировать в компактный GPS-трекер из-за ее меньшего размера. Окончательный выбор зависит от требуемого времени работы, текущего спроса и доступного пространства.

Какую батарею следует выбрать для нового OEM-пакета?

Решение должно основываться на потребностях в энергии, продолжительном и пиковом токе, времени работы, размерах, весе, тепловых характеристиках, стоимости и доступности элементов. Оба формата следует оценивать в соответствии с фактическими требованиями к оборудованию.

Заключение

Батареи 21700 и 18650 представляют собой широко используемые цилиндрические литий-ионные элементы, но они служат разным приоритетам проектирования.

Батарея 21700 больше по размеру и часто обеспечивает более высокую емкость и большую пропускную способность по абсолютному току. Аккумулятор 18650 более компактен и совместим с более широким спектром существующих устройств и конструкций аккумуляторных блоков.

Лучший выбор зависит от:

• Физические размеры

• Требуемая мощность

• Непрерывный и пиковый ток

• Время выполнения

• Совместимость устройств

• Требования к БМС

• Термические условия

• Расположение аккумуляторной батареи

• Вопросы производства и стоимости

Для нового OEM-проекта выбранный формат ячейки должен быть проверен посредством испытаний прототипа в реальных электрических и механических условиях оборудования.