Обзор аккумуляторов 21700: что это, где применяется, примеры

Аккумуляторы формата 21700 становятся популярными благодаря улучшенным характеристикам и универсальности. В отличие от моделей 18650, они предлагают большую ёмкость и мощность, что делает их подходящими для фонарей, электровелосипедов и электромобилей. В этой статье мы рассмотрим, что такое аккумуляторы 21700, их применение и примеры использования, чтобы читатели лучше поняли преимущества этого форм-фактора.

Устройство

В ряде статей, посвященных аккумуляторам 21700, можно встретить утверждение, что эти элементы были созданы исключительно для аккумуляторных батарей электромобилей Tesla. Однако это не соответствует действительности. Модели 21700 были разработаны значительно раньше, благодаря компаниям Samsung и Panasonic (Sanyo). Они нашли широкое применение в производстве аккумуляторов для электросамокатов и электровелосипедов. В какой-то момент инженеры Tesla решили использовать эти элементы в своих тяговых батареях.

Конструкция аккумуляторов 21700 аналогична другим литий-ионным аккумуляторам цилиндрической формы. Электроды выполнены в виде ленты, на которую нанесены активные материалы для катода и анода.

Анодный материал представляет собой углеродосодержащий компонент.

Он может иметь как неупорядоченную структуру, например, сажу или кокс, так и упорядоченную, как синтетический графит. Кроме того, могут использоваться добавки в виде композитных материалов, содержащих кремний, кобальт и сульфиды олова.

В качестве катодного материала применяются литированные оксиды металлов, чаще всего кобальта (Co). В некоторых случаях также используется никель (Ni).

Широко распространены железо-фосфатные соединения и литий-марганцевые шпинели в качестве катодных материалов. В целом, выбор катодного материала для литий-ионных аккумуляторов ограничен.

Основное отличие аккумуляторов 21700 от других цилиндрических Li-Ion элементов заключается в их геометрических размерах. Эти размеры отражены в названии. Например, популярные элементы 18650 и 18500 имеют диаметр 18 мм и длину 65 и 50 мм соответственно. В то время как 21700 имеет диаметр 21 мм и длину 70 мм. Большие размеры обеспечивают более широкий рулон электродов и большее количество витков по сравнению с вышеупомянутыми моделями, что, в свою очередь, приводит к увеличению ёмкости литий-ионных аккумуляторов 21700.

Положительный электрод выводится на торец, а отрицательный — на корпус. Вся конструкция помещена в герметичный стальной корпус, герметичность которого достигается за счет опрессовки или пайки. Для предотвращения взрывов предусмотрен клапан, который открывается при слишком высоком давлении внутри аккумулятора и сбрасывает его. Этот клапан предназначен для одноразового использования, и после его открытия аккумулятор становится непригодным.

Как и другие литий-ионные аккумуляторы, модели 21700 могут выпускаться с защитной платой или без неё. Модели без защиты более распространены, так как часто работают под управлением контроллера в различных устройствах, например, в аккумуляторах электрических велосипедов.

Если ёмкость моделей 18650 ограничена 3600 мАч, то у 21700 она может достигать 5000 мАч. Это на 40 процентов больше. При этом диаметр 21700 составляет менее 1 дюйма, что позволяет устанавливать его в дюймовые крепления, распространенные в фонарях. Это открывает возможности для модернизации и увеличения времени работы в автономном режиме. Единственным ограничением может стать длина отсека, так как 21700 на 5 мм длиннее. Тем не менее, производители обеспечивают совместимость на некоторых моделях. Например, в фонаре Nitecore New P12 можно использовать оба типа элементов.

Рабочее напряжение Li-Ion аккумуляторов 21700 составляет 3,7 вольта, минимальное напряжение — 3,2, а максимальное — 4,2 вольта. Ток разряда у стандартных моделей может достигать нескольких ампер, в то время как у специализированных моделей он может составлять 15-20 А. В отношении зарядки отличий нет, за исключением случаев, когда зарядное устройство не подходит из-за конструкции, не позволяющей установить 21700.

Эксперты отмечают, что аккумуляторы формата 21700 становятся все более популярными благодаря своей высокой емкости и эффективности. Эти элементы питания, имеющие диаметр 21 мм и длину 70 мм, находят широкое применение в различных устройствах, от электровелосипедов до портативных зарядных устройств и электроинструментов. Их преимущества включают большую энергоемкость по сравнению с традиционными 18650, что позволяет устройствам работать дольше без подзарядки.

Примеры использования аккумуляторов 21700 можно увидеть в современных электромобилях, таких как Tesla Model 3, где они обеспечивают значительное увеличение пробега на одной зарядке. Также они активно применяются в производстве мощных фонарей и других гаджетов, требующих надежного источника энергии. В целом, эксперты уверены, что с ростом спроса на энергоэффективные решения, аккумуляторы 21700 займут еще более значимое место на рынке.

https://youtube.com/watch?v=Cn0ga5EejX0

Реакции на электродах

В процессе зарядки на электродах аккумулятора 21700 протекают следующие процессы.

Катод

LiCoO₂ -> Li_1-xCoO₂ + xLi⁺ + xe^—

Анод

C + xLi⁺ + xe^— -> CLi_x

При разряде эти процессы проходят в обратном направлении.

В процессе заряда происходит внедрение (интеркаляция) ионов лития между слоями углерода. Слои раздвигаются и образуются интеркалаты. При разряде происходит деинтеркаляция. Схематически процесс можно представить следующим образом.

Специалисты называют литий─ионные аккумуляторные элементы 21700 оптимальным решением по энергетической плотности и стоимости ватт-час. Некоторые зарубежные источники сообщают, что для аккумуляторов электромобилей замена 18650 на 21700 при сохранении ёмкости позволит сэкономить до 9% стоимости.

Однако дальнейшее увеличение размера элементов отрицательно сказывается на безопасности такой системы.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о аккумуляторах формата 21700:

1. Размер и ёмкость: Аккумуляторы 21700 имеют диаметр 21 мм и высоту 70 мм. Они предлагают значительно большую ёмкость по сравнению с традиционными 18650, что делает их идеальными для устройств, требующих высокой энергии, таких как электромобили и мощные фонари. Ёмкость 21700 может достигать 5000 мАч и более, что позволяет продлить время работы устройств.

2. Широкое применение: Эти аккумуляторы находят применение не только в электронике, но и в электротранспорте. Например, многие производители электромобилей, такие как Tesla, используют 21700 в своих батарейных системах, что позволяет улучшить эффективность и дальность поездки.

3. Улучшенные характеристики: Аккумуляторы 21700 обладают лучшими характеристиками по сравнению с предыдущими поколениями, такими как 18650, включая более высокую плотность энергии, лучшую термостойкость и более длительный срок службы. Это делает их более предпочтительными для современных технологий, включая портативные устройства и системы хранения энергии.

https://youtube.com/watch?v=pOlrudjhihs

Области применения Li─Ion элементов 21700

• Фонари.
• Портативные электроинструменты: электропилы, шуруповерты, перфораторы, угловые шлифмашины и другие.
• Электронные сигареты.
• Лазерные указатели.
• Компактные электрические транспортные средства: электровелосипеды, электросамокаты, электроскутеры.
• Аккумуляторы для ноутбуков.
• Некоторые переносные устройства и бытовая техника.
• Радиоуправляемые игрушки, квадрокоптеры и дроны.
• Электромобили, среди которых выделяются популярные модели Tesla.

В большинстве из перечисленных случаев аккумуляторы формата 21700 применяются в составе батарейных сборок. В некоторых устройствах, таких как указатели и фонари, они могут использоваться отдельно.

Маркировка

Маркировка литий─ионных аккумуляторов 21700 в частностях может отличаться у разных производителей. Но в большинстве случаев можно найти следующие обозначения.

Пример: ICR21700-4TY D.

• I – первая буква обозначает тип. Это литий─ионный.
• C – тип электрохимической системы. В примере C – кобальт. Ещё может быть F – железофосфатный, M – марганцевый.
• R – rechargeable. Обозначает перезаряжаемый.
• 21700 – обозначение размеров.

https://youtube.com/watch?v=YteMgoKrBZU

Обзор популярных моделей

Давайте ознакомимся с несколькими увлекательными моделями аккумуляторов формата 21700, которые доступны на рынке.

LG INR21700-M50T

Ёмкость аккумуляторных элементов LG INR21700-M50T находится на отметке 4850 мАч. Модель новая. Выпуск начался в последние 2─3 года. Производитель заявляет ток разряда до 14,5 ампер (или 3*С_н). Если температура окружающей среды более 25 градусов, то допустимый ток разряда составляет 7,3 А. Зарядка для них допустима токами 0,3 и 0,7 от С_н.

В отзывах про LG INR21700-M50T можно найти информацию о том, что оптимальное соотношение отдаваемой ёмкости и разрядного тока доходит до отметки 1─1,5 С

_н

. При токах разряда в диапазоне от 4,8 до 7,3 ампер отдаваемая ёмкость составляет примерно 4840─4850 мАч.

Те, кто проверял параметры LG INR21700-M50T, говорят о хорошей повторяемости результатов. Это свидетельствует о качестве продукта, что присуще фирменным изделиям. Стоимость одного элемента 4─5$.

Nitecore NL2150R

Этот литий-ионный аккумулятор формата 21700 с ёмкостью 5000 мАч оснащён встроенным USB-C интерфейсом. Его можно заряжать как с помощью стандартного зарядного устройства, так и через кабель USB-C. Аккумулятор Nitecore NL2150R предназначен для использования в фонарях и других устройствах. Модель включает индикатор зарядки и решения, направленные на повышение безопасности использования.

Рабочее напряжение аккумулятора составляет 3,6 вольта. При длине 75,2 мм и диаметре 21,6 мм его вес составляет 72,9 г. Максимальный ток разряда достигает 5 ампер.

Приблизительное количество циклов зарядки и разрядки составляет 500.

Среди достоинств Nitecore NL2150R производитель выделяет следующие особенности:

• Встроенный USB-C порт, который расширяет возможности зарядки.
• Индикатор, информирующий о полной зарядке аккумулятора.
• Клапан сброса давления, который срабатывает при резком повышении температуры, предотвращая риск возгорания и взрыва.
• Микропористая вставка для эффективного отвода тепла.
• Встроенная защита от перенапряжения.
• Никелированные протекторы из нержавеющей стали, обеспечивающие высокую ударопрочность.

В сравнении с обычными аккумуляторами формата 21700, цена NL2150R выглядит довольно высокой — 45$. Однако стоит отметить, что кабель USB-C в комплект не входит.

Orbtronic ORB-5000P-21 (21700 5000 мАч)

В большинстве магазинов Orbtronic 21700 предлагается в качестве источника тока для фонарей. Хотя нет никаких препятствий для работы с другими устройствами, поддерживающими литиевые источники питания с размерами 74,8 x 21,49 мм (+/- 0,3 мм). Производитель запрещает только использование ORB-5000P-21 с электронными сигаретами. Аккумулятор идёт со встроенной защитой. Производством платы защиты занимается японская компания Seiko.

Ниже приведены основные характеристики аккумуляторного элемента.

• Рабочее напряжение: 3,6/3,7 вольта.
• Номинальная ёмкость: 5000 мАч.
• Минимальный порог разряда: 2,5 В.
• Максимально допустимый ток непрерывного разряда: 10 ампер.
• Рекомендуемый ток заряда: 1─2 А.
• Габариты: 74,8 x 21,49 (+/- 0,3) мм.
• Масса: 70 грамм.

Виды защиты, реализованные в аккумуляторе Orbtronic 21700.

• От перегрузки. Защита активируется при напряжении 4,35 вольта.
• От чрезмерного разряда. Включается при напряжении 2,4─2,5 вольта.
• От перегрузки по току. Активируется при разрядном токе 10─12 ампер.
• Двойная защита от короткого замыкания.

Заявленный срок службы Orbtronic составляет от 3 до 6 лет или от 300 до 500 циклов заряд-разряд.

Производитель отмечает, что конкретный результат сильно зависит от условий окружающей среды, в которых аккумулятор эксплуатируется. Срок службы сокращается, если эксплуатировать аккумуляторный элемент при высокой температуре и влажности, а также постоянно разряжать большими токами.

Стоимость одного аккумуляторного элемента Orbtronic 21700 примерно 12─13$.

LiitoKala Lii-40A

Эти литий-ионные аккумуляторы обладают ёмкостью 4000 мАч и стандартным рабочим напряжением 3,7 вольта. В интернет-магазинах цена одного элемента колеблется в пределах 270-300 рублей.

Данные аккумуляторы чаще всего рекомендуются для применения в электронных сигаретах. Однако описание разрядного тока у различных продавцов может значительно варьироваться. В некоторых случаях максимальный ток указывается на уровне 30 ампер, в других — 40 ампер. Оба эти значения являются завышенными.

При анализе различных тестов и обзоров можно увидеть, что максимально допустимый разрядный ток для LiitoKala Lii-40A 21700, установленный экспериментально, составляет 20-25 ампер.

Это предел, при котором аккумулятор начинает сильно нагреваться. Превышение этого значения может быть опасным. Лишь кратковременное увеличение тока выше указанного предела допустимо.

Тем не менее, номинальная ёмкость LiitoKala Lii-40A зачастую оказывается выше заявленной. Тестировщики сообщают о значениях в диапазоне 4050-4150 мАч для новых аккумуляторов.

LiitoKala — это китайская компания, основанная в Шэньчжэне в 2009 году. Основное направление её деятельности связано с разработкой и производством зарядных устройств для аккумуляторов. Специалисты компании занимаются проектированием зарядных устройств с 2005 года, а позже начали выпускать и аккумуляторные элементы. Продукция LiitoKala представляет собой оптимальное сочетание цены и качества, предлагая устройства с широкими функциональными возможностями по разумной стоимости.

Samsung INR21700-50E

Этот литий-ионный аккумулятор 21700 ёмкостью 4900 мАч. Он не имеет защиты и предназначен для использования в составе сборок аккумуляторных батарей под управлением платы контроллера.

По большому счёту, Samsung INR21700-50E является аналогом рассмотренного выше LG INR21700-M50T. Разницей в ёмкости можно пренебречь, а вот отличие по разрядному току у них существенное. Если модель LG показывает оптимальную ёмкость при длительном разряде током до 7,3 ампер, то Samsung 21700 «хорошо себя чувствует» до 9 ампер.

Ниже представлены основные характеристики модели INR21700-50E.

• Номинальная ёмкость: 5000 мАч.
• Минимальная ёмкость: 4900 мАч.
• Рабочее напряжение: 3,6 вольта.
• Максимальное напряжение: 4,2 вольта.
• Максимальный длительный ток разряда: 9,8 ампер.
• Защита: отсутствует.
• Габариты: 21,1 x 70,7 мм.
• Вес: 68,7 г.

Цена Samsung INR21700-50E примерно 4,8─5$.

Преимущества и недостатки аккумуляторов 21700

Аккумуляторы формата 21700 представляют собой литий-ионные батареи, которые имеют размеры 21 мм в диаметре и 70 мм в высоту. Они стали популярными благодаря своим выдающимся характеристикам и широкому спектру применения. Однако, как и любые другие технологии, аккумуляторы 21700 имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущества аккумуляторов 21700

• Высокая емкость: Одним из основных преимуществ аккумуляторов 21700 является их высокая емкость, которая может достигать 5000 мАч и более. Это позволяет устройствам работать дольше без необходимости частой подзарядки.
• Улучшенная производительность: Аккумуляторы 21700 обеспечивают более стабильное напряжение и ток, что делает их идеальными для высокопроизводительных устройств, таких как электровелосипеды, электроинструменты и другие гаджеты, требующие значительных энергозатрат.
• Компактность: Несмотря на свои размеры, аккумуляторы 21700 достаточно компактны и легки, что позволяет использовать их в устройствах, где пространство ограничено.
• Долговечность: Эти аккумуляторы имеют длительный срок службы и могут выдерживать множество циклов зарядки и разрядки, что делает их экономически выгодными в долгосрочной перспективе.
• Широкая доступность: С увеличением популярности формата 21700, на рынке представлено множество моделей и производителей, что позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретных нужд.

Недостатки аккумуляторов 21700

• Цена: Хотя стоимость аккумуляторов 21700 постепенно снижается, они все еще могут быть дороже по сравнению с более старыми форматами, такими как 18650. Это может стать препятствием для некоторых пользователей.
• Совместимость: Не все устройства, использующие аккумуляторы, поддерживают формат 21700. Это может ограничить выбор устройств для пользователей, которые хотят перейти на этот формат.
• Требования к зарядным устройствам: Для зарядки аккумуляторов 21700 могут потребоваться специальные зарядные устройства, что также может увеличить общие затраты на использование этих батарей.
• Безопасность: Как и любые литий-ионные аккумуляторы, 21700 могут быть подвержены перегреву и другим проблемам, если не использовать их должным образом. Необходимо следить за условиями эксплуатации и соблюдать рекомендации производителей.

В заключение, аккумуляторы 21700 представляют собой современное решение для множества приложений, предлагая высокую емкость и производительность. Однако, прежде чем выбрать этот формат, важно учитывать как его преимущества, так и недостатки, чтобы сделать обоснованный выбор в зависимости от ваших потребностей и условий эксплуатации.

Вопрос-ответ

Где используются аккумуляторы 21700?

Аккумуляторы 21700 с увеличенной емкостью и возможностью работы с высокими токами находят применение там, где требуется высокая энергоемкость. В то время как аккумуляторы 18650 продолжают использоваться в компактных приборах, предлагая надежные и доступные решения для портативной электроники.

Где используются батареи 21700?

Аккумулятор 21700 завоевал популярность благодаря своей повышенной ёмкости и длительному сроку службы, что делает его более подходящим для приложений, требующих высокой выходной мощности. Он всё чаще используется в таких отраслях, как электромобили, электроинструменты и системы возобновляемой энергии.

Что означает маркировка 21700 на аккумуляторе?

Что такое аккумулятор 21700? Аккумулятор 21700 — это еще один тип литий-ионного аккумулятора, немного большего размера, чем 18650, с размерами 21 мм в диаметре и 70 мм в длину. Модель 21700 может похвастаться диапазоном емкости 3000-5000 мАч с тем же номинальным напряжением, что и ее собрат 18650.

Советы

СОВЕТ №1

Перед покупкой аккумуляторов 21700 обязательно проверьте их характеристики, такие как емкость, ток разряда и напряжение. Это поможет вам выбрать подходящий аккумулятор для ваших нужд, будь то для электроники, инструментов или других устройств.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на производителя аккумуляторов. Известные бренды, такие как Samsung, LG и Panasonic, часто предлагают более надежные и безопасные продукты. Избегайте покупки аккумуляторов неизвестных марок, так как они могут быть менее эффективными и даже опасными.

СОВЕТ №3

Используйте специальные зарядные устройства, предназначенные для аккумуляторов 21700. Это обеспечит правильную зарядку и продлит срок службы ваших аккумуляторов. Никогда не заряжайте их с помощью неподходящих зарядных устройств, чтобы избежать перегрева и повреждений.

СОВЕТ №4

Храните аккумуляторы 21700 в безопасном месте, вдали от влаги и высоких температур. Используйте специальные контейнеры для хранения, чтобы предотвратить короткое замыкание и повреждение. Регулярно проверяйте состояние аккумуляторов и избегайте их использования при наличии видимых повреждений.