ここ数年で、急速充電の状況は劇的に変化しました。スマートフォン、タブレット、ラップトップなどの日常的なデバイスでは、かつては 10 ～ 18 W の「ハイエンド」と思われていた出力が、すぐに 60 W、100 W、さらには 140 W の USB-C PD 急速充電に置き換えられました。現代の消費者は現在、1 つのモバイル バッテリーでラップトップの高速充電、タブレットの動作維持、スマートフォンの充電をすべて 1 つのコンパクトなポータブル バッテリー パックで行うことを期待しています。
ユーザーの期待のこの変化の背後には、あまり目立たないものの同様に重要な技術進化があります。それは、これらの製品の中心であるバッテリーセルです。初期のパワーバンクで使用されていた従来の円筒形セルは、過剰な熱、電圧降下、劣化の加速を引き起こすことなく、高い連続電流を供給するのが困難でした。まさにそこに、21700 フルタブ バッテリーが登場します。
大型の 21700 フォーマットと高度なフルタブ (テーブルレス) 電極設計を組み合わせることで、これらのセルは、より低い内部抵抗、より高い放電率、より高速な充電、より優れた熱挙動を実現し、高出力パワーバンク、電動工具、小型 e-モビリティデバイス、およびポータブルエネルギー貯蔵システムに最適です。
21700 フルタブ バッテリーは、セル内の電流経路を短縮するためにフルタブ (またはテーブルレス) 電極設計を使用した円筒形リチウムイオン セルです。これにより、内部抵抗が大幅に低減され、高い連続放電電流と高速充電がサポートされ、発熱が低減され、高ストレス動作下でのサイクル寿命が向上します。
高ワット数のパワーバンク (60 ～ 140 W) やその他の要求の厳しいアプリケーションの場合、適切なパック設計、BMS 保護、温度管理と組み合わせた、適切な 21700 フルタブ バッテリーの選択が、平均的な製品と卓越した信頼性の高いソリューションの違いとなる可能性があります。
フルタブ テクノロジーについて説明する前に、そもそも 21700 セルがなぜこれほど人気になったのかを理解するのに役立ちます。
サイズとエネルギー密度
21700 セルの直径は 21 mm、長さは 70 mm ですが、従来の 18650 のサイズは 18 × 65 mm です。わずかに大きいサイズにより、セルあたりの容量が向上し (多くの場合 4.0 ～ 5.5Ah の範囲)、体積エネルギー密度が向上します。
より優れたシステムレベル設計
同じ容量を達成するために必要なセルの数が少なくなるため、パック設計が簡素化され、溶接と相互接続の数が減り、全体的な信頼性が向上します。
このより大型でより機能的なフォーマットとフルタブ電極設計を組み合わせると、高エネルギーと高出力の両方を備えたセルが得られ、最新の高ワット数のパワーバンクに最適です。
円筒形のリチウムイオン電池の内部では、正極と負極が集電体と呼ばれる薄い金属箔上にコーティングされています。この長いシートを「ゼリーロール」に巻きます。ゼリーロールから電力を取り出すために、金属タブが集電体に溶接され、セルの端子に接続されます。
では、次のようになり 従来の単一タブのデザインます。
電流は集電体の長さに沿って流れ、単一のタブに到達します。
これは、長い電流経路、より高い抵抗損失、および不均一な電流分布を意味します。
高負荷下では、電極の一部の部分が他の部分よりも加熱する可能性があり、性能の低下や劣化の促進のリスクが高まります。
フルタブ (テーブルレス) 21700 バッテリーでは、 別のアプローチが使用されます。
単一の狭いタブの代わりに、電極ははるかに広い面積にわたって接続されており、事実上、集電体の端が 1 つの連続した「タブ」に変わります。
電極内の電流経路ははるかに短く、より均一です。
この設計により、内部抵抗が低減され、電流分布が改善され、高速充電および放電中の局所的なホットスポットが減少します。
実際的には、21700 フルタブ バッテリーは、同じサイズと化学的性質の従来の設計よりも少ない発熱と少ない電圧降下で、より高い電流を供給できます。
外側から見ると、21700 フルタブ セルは標準の 21700 バッテリと非常によく似ています。違いは電気的性能パラメータに現れます。
内部抵抗 (IR)
フルタブ設計は通常、多くの標準設計の高い値と比較して、大幅に低い IR (高性能セルの場合は 3 ～ 5 mΩ の範囲) を実現します。
放電能力
ハイエンドの 21700 フルタブ バッテリーは以下をサポートできます。
特定のモデルに応じて、40 ～ 70 A 以上の連続放電電流。
電動工具や電動モビリティ用に設計された特定のセルでは、パルス放電電流が 100 ～ 125A を超えています。
発熱と温度上昇
同じ出力電力の場合、フルタブ セルは内部熱の発生が少ないため、表面温度が低くなり、長い放電期間にわたって性能がより安定します。
急速充電機能
フルタブ 21700 セルの多くは 2C 以上の急速充電に対応しており、制御された条件下で 10 ～ 20 分の範囲で部分的またはほぼ完全な充電が可能です。
これらの違いこそが、21700 フルタブ バッテリーを現代の高出力パワーバンクにとって非常に魅力的なものにしているのです。
USB-C PD、PPS、その他の高速充電規格により、電力レベルが向上しています。
60W と 65W は、ラップトップやマルチデバイスの充電器で一般的になりました。
100W および 140W 出力は、ハイエンドのパワーバンクやマルチポート ドッキング充電器に搭載されています。
このような出力をサポートするには、特に複数のポートを同時に使用する場合、バッテリー パックには次のものが必要です。
高い連続吐出能力
負荷がかかっても安定した電圧
効率的な熱挙動
21700 フルタブ バッテリー パックは、この組み合わせを実現するのに最適な位置にあります。
同じ技術的利点は他の分野でも価値があります。
電動工具と園芸工具 – インパクトドライバー、のこぎり、ブロワー、トリマーには、高いピーク電流と堅牢なサイクル寿命が必要です。
電動自転車と軽量電動モビリティ – 高出力と良好な航続距離を備えたコンパクトなパックは、4.0 ～ 5.5Ah 範囲の 21700 個のフルタブ セルの恩恵を受けます。
ドローン、ロボット工学、スマート家電 – 軽量、高い放電率、幅広い温度範囲にわたる信頼できる性能のバランスが必要です。
より多くのセルメーカーがフルタブ 21700 ラインの量産を展開するにつれ、この技術は「ニッチ」から「メインストリーム」に移行しつつあります。のような高レートモデル INR21700 RS50 および たとえば、 INR21700 50PLは、高容量、高放電率、テーブルレス設計の組み合わせとして、技術コミュニティで広く議論されています。
内部抵抗が低いということは、次のことを意味します。
重負荷時の電圧降下が少ない
同じ公称容量でより高い使用可能電力を実現
所定の電流に対してセル内で発生する熱が少なくなる
60 ～ 140 W のパワーバンクの場合、これにより次のことが可能になります。
必要な電力を安全に供給するためのセルの数が少ない
充電状態が低下しても、高ワット時の出力がより安定します。
全体的な効率が向上し、高負荷時の実行時間が長くなります。
電流が電極領域全体に均一に広がるため、次のようになります。
ホットスポットが減少する
特に 10C 以上の放電率では、温度上昇が低くなります
熱暴走のリスクは、より適切に制御された条件によって軽減されます
これは、表面温度とユーザーの快適さが純粋なパフォーマンスと同じくらい重要であるパワーバンクのようなハンドヘルド製品では特に重要です。
大電流の充放電は、どのリチウムイオン電池にとってもストレスがかかります。フルタブ 21700 バッテリーは、特に先進的な化学物質 (高ニッケル NCM カソードやシリコンドープグラファイトアノードなど) と組み合わせると、このようなストレス下でもより優れた容量保持を維持できます。
たとえば、電動自転車や電動工具で使用される高レート 21700 セルは、比較的高い放電率であっても 80% 以上の容量維持で 500 ～ 1000 サイクルを目標とすることがよくあります。
一部の高性能フルタブ 21700 セルは、次の目的で設計されています。
-20℃、さらには-40℃までの低温放電
放電モードで60～80℃まで安定した性能
過酷な環境で使用されるモバイルバッテリーや屋外電源にとって、これは決定的な利点となります。
正確な仕様はメーカーやモデルによって異なりますが、一般的な 21700 フルタブ バッテリーのパラメーターは次のとおりです。
公称容量:
性能重視: 4.0～4.2Ah
エネルギー重視：4.8～5.5Ah
公称電圧:
3.6 ～ 3.7V (データシートに応じて 4.2V まで充電、2.5 ～ 2.8V まで放電)
連続放電電流:
ミッドレンジセルの場合は 20 ～ 40A
工具、電動自転車、FPV ドローンを対象とした高レート モデルの場合は 40 ～ 70A (およびそれ以上)
パルス放電電流：
多くの場合、データシートの制限内で、短期間では連続定格の 2 ～ 3 倍になります
急速充電機能:
多くのフルタブ 21700 セルは、制御された条件下で 2C 以上の充電電流をサポートします。
動作温度:
充電: 通常 0 ～ 45°C
放電: 通常 -20 ～ 60°C 以上 (モデルに応じて)
Misen Power は、電動自転車、電動工具、エネルギー貯蔵用の 21700 バッテリーを含む、さまざまなグレード A の円筒形セルに対応しており、特定のセル モデルをプロジェクトの電力およびランタイム要件に適合させることができます。
適切なセルを選択することは最初のステップにすぎません。高ワット数のモバイルバッテリーで 21700 フルタブテクノロジーのメリットを最大限に活用するには、パックレベルの設計が重要です。
一般的な USB-C PD パワーバンクの場合:
多くの設計では、昇圧コンバータを備えた単一直列 (1S) バッテリー構成が使用されています。
特定の電圧レベルで効率を最適化するために、降圧または昇降圧コンバータを備えた 2S または 3S 構成を使用する製品もあります。
21700 個のフルタブ セルを使用すると、次のことが可能になります。
単一セルの放電能力が向上するため、並列に使用するセルの数が少なくなり、目標電流を達成できます。
高出力を維持しながら、パック全体のサイズと重量を最適化します。
何が最も重要かを決める必要があります。
高容量 (5.0 ～ 5.5Ah セルなど) により、所定の設置面積で長時間の稼働時間とより高い Wh を実現します。
ピーク電流または連続電流が重要なアプリケーション向けの高出力 (例: 4.0 ～ 4.2Ah 高レート セル)。
60W PD パワーバンクの場合は、容量重視の 21700 フルタブ バッテリーで十分ですが、100 ～ 140W マルチポート パワーバンクの場合は、熱ヘッドルームと長いサイクル寿命を確保するために高レート セルが好ましい場合があります。
堅牢な 21700 フルタブ バッテリーを使用しても、保護電子機器については交渉の余地がありません。
過充電/過放電保護
過電流および短絡保護
温度の監視とカットオフ
セルバランシング（マルチシリーズ構成の場合）
適切に設計された BMS により、特に急速充電と高出力がエンド ユーザーに宣伝されている場合に、セルの可能性が安全な範囲内で最大限に活用されることが保証されます。
高出力パワーバンクは長時間にわたって大電流を維持できるため、パックの機械的および熱的設計が重要になります。
セルから外殻までの効率的な熱経路
サーマルパッド、ヒートスプレッダー、または適切な構造材料の使用
過剰な相互加熱を避けるためのセル間の適切な間隔
21700 フルタブ バッテリーは発熱が低いため、設計の自由度が高まりますが、慎重な熱工学の必要性がなくなるわけではありません。
として プロフェッショナルなリチウム電池ソリューション プロバイダーであるMisen Power は、次のことに重点を置いています。
大型単セル電源バッテリー
エネルギー貯蔵電池
屋外および非常用電源
カスタムリチウムバッテリーパックとOEMおよびODMサービス
21700 セグメントでは、4.0 ～ 5.5Ah 範囲の大容量および高レート モデルを含む、大手メーカーのグレード A 円筒型セルを取り扱っています。私たちの役割は、スタンドアロンのセルを販売するだけではなく、お客様が完全で信頼性の高いソリューションを構築できるよう支援することです。
高出力パワーバンクおよびポータブルエネルギー貯蔵プロジェクトの場合、Misen Power は以下を提供できます。
セルの選択とマッチング
必要な出力電力、ランタイム、温度範囲、コスト目標に基づいて、特定の 21700 フルタブ モデルまたは高レート モデルを推奨します。
電圧、容量、内部抵抗が制御された、適合したセルのバッチを提供し、パックの一貫性と寿命を向上させます。
パックの設計とエンジニアリングのサポート
直列/並列構成、BMS の選択、安全マージンに関するガイダンス。
コンパクトでありながら堅牢な設計のための機械レイアウトと熱管理に関する提案。
OEMおよびODMサービス
概念実証サンプルから小規模バッチの試験運用および大量生産に至るまで、当社はお客様が新しい高ワットパワーバンク製品を効率的に市場に投入できるよう支援します。
次世代パワーバンク、電動自転車パック、ポータブル電源システム用の 21700 フルタブ バッテリーを検討している場合、経験豊富なサプライヤーと提携することで、開発リスクと市場投入までの時間を大幅に削減できます。
低電力の USB 充電から 60 ～ 140 W の高速充電への移行により、パワーバンク内のバッテリーに求められるものが根本的に変わりました。従来のセルは、電流、熱、寿命の点で限界に達していることがよくあります。
21700 フルタブ バッテリーは、強力な答えを提供します。
内部抵抗の低減と連続放電能力の向上
発熱の低減と安全マージンの向上
要求の厳しい使用下でも、より高速な充電とより長いサイクル寿命を実現
高ワットパワーバンクから電動工具、電動自転車、ポータブルエネルギーストレージまで、幅広いアプリケーションとの互換性
バッテリーの購入者、エンジニア、製品マネージャーにとって、mAh と価格だけを見るだけではもはや十分ではありません。競争力のある信頼性の高い製品を構築するには、タブの設計、内部抵抗、放電定格、温度性能、サプライヤーの専門知識を理解することが不可欠です。
Misen Power では、高品質の 21700 セルとエンジニアリング サポートおよび OEM/ODM サービスを組み合わせて、お客様が次世代の高出力パワーバンクやポータブル エネルギー ソリューションを設計および製造できるよう支援します。 21700 個のフルタブ バッテリーをベースにした新製品を計画している場合、または既存の設計のアップグレードを検討している場合今すぐご連絡ください！当社では、セルの選択からパックの統合、さらにはそれ以降まで、お客様をサポートする準備ができています。
