Giới thiệu pin 21700 và 21700 từ Tesla đến thế giới đèn pin

0
2564

Bài viết tham khảo:

Thời gian gần đây, một số xu thế mới xuất hiện trên các sản phẩm đèn pin. Ở mảng cao cấp, dần dần pin Li-ion đã thay thế hẳn pin Alkaline và NiMH. Cổng sạc Micro USB trở nên phổ biến, và gần đây công sạc USB type C cũng đã xuất hiện. Bên cạnh pin sạc Li-ion rất phổ thông như 18650, các loại pin như RCR123A (16340), 14500, 26650 cũng dần trở nên quen thuộc.

Wuben A21, một trong những cây đèn đầu tiên dùng pin 21700

Vừa rồi tôi có nhận 1 sản phẩm đến từ Wuben, sài pin 21700 khá lạ. Qua tìm hiểu mới biết đây là sản phẩm của TESLA hợp tác với Panasonic. Hiện nay Samsung cũng đã cung cấp sản phẩm pin 21700 và trong thời gian tới, nhiều nhà sản xuất khác sẽ nhảy vào sản xuất, hi vọng đèn pin sử dụng pin sạc 21700 sẽ trở nên phổ biến nhanh chóng.

Pin 20700 về cơ bản giống pin 21700, tuy nhiên đường kính pin nhỏ hơn đúng 1mm. Bạn nên tham khảo bài viết Này

Ô tô điện sài pin mềm hay pin tròn

Trong khi Nissan và Chevrolet dùng pin mềm “soft-pack batteries” cho xe điện của mình thì TESLA, gã tiên phong trong lĩnh vực này cùng với Panasonic áp dụng pin 18650 hình trụ.

Thỏi pin của xe điện Nissa Leaf

Khi thị trường hiện tại cho hai pin chính, 18650, và pin lithium polymer soft-pack. Pin 18650 thường là một gói vỏ thép (18 có nghĩa là đường kính 18mm, 65 cho biết chiều dài-65mm, 0 là một pin hình trụ), các bộ phận của điện cực bên trong và cuộn dây. Các gói bên ngoài của pin lithium-polymer soft-pack đóng gói sử dụng màng nhôm polyethylene, một mảnh, một điện cực bên trong và một màng hai lớp (một lớp trên cấp độ stack).

Mặc dù hình dạng và cấu trúc bên trong là khác nhau, các nguyên tắc của hai pin về cơ bản giống nhau. Cả hai loại pin này đều có vật liệu cực dương, âm và điện giải, thường là lithium-coban, nickel cobalt lithium manganese acid (nguyên liệu bậc ba), lithium-iron-phosphate hoặc lithium mangan oxit, vật liệu catốt, thường là than chì, chất điện phân sáu của lithium fluoride dung dịch phosphate.

Cách tản nhiệt và sắp xếp pin 18650 trong thỏi pin của xe điện Tesla

Sự khác biệt chính giữa chúng là một trong những vật liệu bên trong của chất điện phân pin là khác nhau: pin lithium polymer là một gói mềm bên trong chất điện phân được sử dụng bởi polyme, thường là gel hoặc chất rắn và 18650 tế bào của chất điện phân bên trong là thường là chất lỏng.

Lịch sử ra đời của pin 21700

Tại sao lại dùng pin 18650 trong xe điện

Pin 18650 đối với TESLA như một “tai nạn” (trích lời của Elon Musk). Tesla đến với Panasonic để tìm một giải pháp pin cho xe điện, và lúc đó pin 18650 là khả dĩ nhất.

Lý do đơn giản là pin 18650  với các đặc điểm của công nghệ đã chín muồi, mức độ sản xuất tự động hóa cao, pin được đảm bảo an toàn và chi phí thấp hơn (2Ah / USD / Cell) là lựa chọn tốt nhất để cấp nguồn cho xe điện trong giai đoạn đầu để giảm chi phí.

Tuy nhiên, 18650 Cell dần bộc lộ giới hạn bởi thể tích, kích thước của nó, chi phí sản suất thường là từ 2,0-2,6AH / cell để sản xuất hàng loạt. Hiện nay, trong khi có nhu cầu rất lớn về mật độ năng lượng nhiều hơn cho pin lithium, tế bào 18650 hiện tại không thể tăng thêm công suất.

Pin 21700 giúp giảm chi phí

Đầu năm 2017, Tesla tuyên bố đưa pin 21700 vào sản xuất hàng loại.

2 hướng để cải thiện công suất viên pin:

  • Thay đổi công nghệ: rất khó, vẫn là công nghệ pin Li-ion
  • Thay đổi kích thước và quy trình sản xuất: TESLA và Panasonic đi theo hướng này

Như hình trên, cùng một quy trình sản xuất, với viên pin lớn hơn 1 chút, cải thiện rất nhiều về dung lượng pin, trong khi chi phí sản xuất lại chỉ tăng hơn một chút, tổng chi phí rẻ hơn nếu so sánh trên mật độ năng lượng của viên pin.

Tổng thể pin 21700 mang lại chi phí sản xuất giảm 9% và giá thành giảm 8.1%

Tại sao là pin 21700 mà không phải pin khác to hơn

So với các loại pin lithium ion khác, 21700 tất nhiên không phải là pin hiệu suất tốt nhất từ trước đến giờ, nhưng nó là lựa chọn tốt nhất cho mật độ năng lượng và chi phí năng lượng. Kích thước vật lý của lõi hình trụ không chỉ tăng mật độ năng lượng mà còn cũng là hệ số năng suất của vòng đời.

Người ta giả định rằng mật độ năng lượng tăng 10% cho mỗi lít thể tích, tần suất phải sạc của pin sẽ giảm đi khoảng 20% (vì dung lượng lớn hơn), chi phí để nạp pin sẽ giảm, nhưng nhiệt độ pin sẽ tăng 20%. Nếu bạn tiếp tục tăng kích thước cell pin, bạn sẽ tăng nguy cơ cháy nổ.

Vì thế kích thước pin 21700 là cân cân bằng giữa các yếu tố: chi phí sản xuất, tuổi thọ, chi phí vận hành, và nguy cơ cháy nổ.

Ưu nhược điểm của pin 21700 so với 18650

Năm 2017, TESLA đã phát triển tế bào pin 21700. Tại cuộc họp các nhà đầu tư hồi đầu năm nay, Tesla đã công bố một loại pin 21700 mới, được phát triển cùng với Panasonic, sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt.

Sau đó, trong buổi triển lãm ô tô quốc tế Bắc Mỹ năm 2017, Samsung SDI cũng đã công bố  loại pin mới 21700. Samsung SDI cho biết mật độ công suất của pin mới gấp đôi dung lượng so với pin cùng loại và pin mới có thể giúp sạc pin trong 20 phút rồi chạy xa 370 dặm (600 km)

Cho đến nay, Samsung SDI vẫn chưa công bố bất kỳ tin tức về sản xuất hàng loạt trên 21700.

Lợi thế của pin là gì 21700

Mật độ năng lượng tăng

Theo Tesla, mật độ công suất 21700 lên tới 300 Wh / kg, cao hơn khoảng 20% ​​so với 18650 hiện tại với mức giá 250Wh / kg. Vì vậy rõ ràng 21700 mật độ năng lượng pin 21700 của pin tốt hơn 18650 pin lên đến 20% hoặc hơn

Giá pin giảm 9%

Tesla tiếp tục tiết lộ mức giá của pin lithium 21700 (với BMS) dự kiến ​​sẽ được bán với giá 155 USD / kWh, trong khi 18650 pin cỡ khoảng 185 USD / kwh, đó là lý do tại sao bạn có thể thấy giá thành sản xuất giảm 9%

Xe đi được xa hơn

Samsung cho biết sau khi chuyển sang loại pin 21700 mới, pin cho ô tô có thể giảm xuống
10% trọng lượng so với thiết kế pin 18650 hiện tại. Bằng cách giảm trọng lượng và tăng mật độ năng lượng, các xe ô tô điện có thể đi xa hơn mỗi lần sạc

Những bất lợi của 21700 pin

Vấn đề lớn nhất đối với 21700 là: Liệu thị trường phổ thông có chấp nhận sự thay đổi kích thước như vậy không?

Loại pin nào mà các nhà sản xuất pin sản xuất sẽ phải chịu nhiều yếu tố khác nhau. Hiện nay, ngành công nghiệp ô tô điện sử dụng chiến lược gọi là “nghiên cứu và phát triển tích cực”, yêu cầu thiết kế đảm bảo đáp ứng cấu trúc và chức năng, điều này ảnh hưởng đến thông số kỹ thuật của pin. Và cuối cùng, cần sự đón nhận từ thị trường phổ thông

Hầu hết các bộ sạc hiện tại chưa hỗ trợ pin 21700 có tích hợp mạch bảo vệ. Pin quá dài, đặt được vào sạc nhưng không thể lọt vào khay sạc

Các chuyên gia pin tin rằng phương pháp tiếp cận của Tesla không nhất thiết phải phù hợp cho tất cả các doanh nghiệp sử dụng pin, kích thước pin không nên làm thay đổi ứng dụng chính của thiết bị đầu cuối sử dụng pin. Thị trường hiện tại, pin 18650 có rất nhiều ứng dụng và phạm vi áp dụng rất lớn, vì vậy kích thước lớn của pin hình trụ, từ 18650 đến 21700 cũng rất lớn.

Pin Li-ion 21700 trong thị trường đèn pin

So với pin 18650, pin 21700 có công nghệ không hề khác biệt. Trọng lượng chênh lệch của 21700 so với 18650 là 130% (48g-65g), dung so với 18650 là 137% (3600mAh-4800mAh).

  • So với 18650 thì 21700 không cải thiện quá nhiều về dung lượng so với kích thước
  • So với pin 26650 nặng tầm 80g thì 21700 có lợi thế lớn khi trọng lượng nhẹ hơn mà dung lượng tương đương

Như vậy với sự có mặt của Panasonic và Samsung SDI, trong thời gian tới, các nhà sản xuất Trung Quốc cũng sẽ nhảy vào thị trường này, pin 21700 sẽ dần trở nên phổ biến, các hãng đèn pin và khách hàng sẽ có thêm lựa chọn bên cạnh dòng sản phẩm dùng pin dung lượng lớn 26650. Trên thị trường hiện này, pin 21700 đang được giới chơi Vape đón chào nồng nhiệt.

Một số mẫu đèn pin sử dụng pin 21700 hiện có là Wuben A21, Acebeam L30, Manker U22.

Các link tham khảo:

Tesla’s Mass Production of 21700 Battery

Cylindrical Batteries More Suitable For Electric Vehicles

Tesla: 20700 to Replace 18650 battery?

The New 21700 format Lithium Cells in 2017

 

Comments

comments