Die Unterschiede zwischen Batterien verstehen: 18650 vs Pouch-Zellen

18650 gegen Pouch-Zellen

In unserer zunehmend mobilen und technikgetriebenen Welt treiben Lithium-Ionen-Batterien eine Vielzahl von Geräten an, von den Smartphones in unseren Taschen bis zu den Elektrofahrzeugen auf unseren Straßen. Obwohl die zugrundeliegende Chemie ähnlich sein mag, gibt es diese Batterien in verschiedenen Formen und Größen, jede mit ihren eigenen Merkmalen. Zwei der am häufigsten anzutreffenden Formate sind die zylindrischen 18650 Akku und die Wohnung Pouch-Zelle. Aber was genau sind die Unterschiede zwischen ihnen, und warum verwendet Ihr Telefon das eine und Ihr Laptop das andere?

Dieser Artikel befasst sich mit den wichtigsten Unterschieden zwischen 18650er- und Pouch-Zellen und erläutert ihre Formfaktoren, Energiedichte, Sicherheitsmerkmale, Kosten und typischen Anwendungen. Am Ende werden Sie ein klares Verständnis für diese Batterietypen haben und wissen, warum sie für verschiedene Geräte gewählt werden.

Was sind 18650er-Batterien?

Der Begriff "18650" mag wie ein technischer Code erscheinen, und in gewisser Weise ist er das auch. Die Zahlen beziehen sich auf die ungefähren Abmessungen des Akkus: 18 mm im Durchmesser und 65 mm in der Länge. Die "0" bezeichnete traditionell eine zylindrische Form. Es handelt sich um Lithium-Ionen-Akkus, die von einem robusten Metallzylinder umschlossen sind, der nicht nur strukturelle Integrität bietet, sondern auch interne Sicherheitsmechanismen enthält.

Eine 18650-Batterie hat in der Regel eine Nennspannung von etwa 3,6 V oder 3,7 V, und ihre Kapazität reicht von etwa 2000 mAh bis 3500 mAh. 18650er-Batterien finden sich häufig in Anwendungen wie Laptop-Akkus (obwohl auch hier zunehmend Pouch-Zellen zum Einsatz kommen), Powerbanks, einigen Akkus für Elektrofahrzeuge (insbesondere in älteren Modellen oder speziellen Ausführungen) und leistungsstarken Taschenlampen. Dank ihrer standardisierten Größe lassen sie sich relativ leicht einzeln handhaben und in modulare Batteriesysteme integrieren.

Was sind Pouch-Zellen?

Im Gegensatz zur starren zylindrischen Form der 18650er verwenden Pouch-Zellen ein flexibles, versiegeltes Polymerlaminatgehäuse. Dieses Design ermöglicht eine größere Vielseitigkeit in Bezug auf Form und Größe, so dass die Hersteller den Platz in ihren Geräten optimal nutzen können. Wie 18650er sind auch Pouch-Zellen Lithium-Ionen-Batterien mit ähnlichen Nennspannungseigenschaften (etwa 3,7 V).

Der Schwerpunkt bei Pouch-Zellen liegt oft auf der Erreichung bestimmter Geräteformfaktoren und der Maximierung der Energiedichte im Verhältnis zum Gewicht. Sie werden häufig in Smartphones, Tablets, vielen modernen Elektrofahrzeugen (wie denen von Tesla, die großformatige Pouch-Zellen in ihren strukturellen Batteriepaketen verwenden) und Drohnen eingesetzt, bei denen ein schlankes Design und eine leichte, energiereiche Speicherung entscheidend sind.

Hauptunterschiede: 18650 vs. Pouch-Zellen

Obwohl es sich bei beiden um Lithium-Ionen-Akkus handelt, unterscheiden sich die 18650er und die Pouch-Zelle in einigen wichtigen Aspekten erheblich:

4.1. Formfaktor und Flexibilität

Der augenfälligste Unterschied liegt in ihrer physischen Form. 18650 Batterien haben eine feste zylindrische Form, die zwar robust ist, aber die Designintegration einschränkt. Sie sind als einzelne Einheiten leichter zu handhaben. Andererseits, Beutelzellen sind flexibel und können in verschiedenen Formen und Größen hergestellt werden, was eine effizientere Nutzung des Platzes in den Geräten und dünnere, einzigartig geformte Produkte ermöglicht. Pouch-Zellen können auch gestapelt oder geschichtet werden, um spezifische Designanforderungen zu erfüllen.

4.2. Energiedichte

Wenn es darum geht, wie viel Energie diese Batterien im Verhältnis zu ihrem Gewicht speichern können (gravimetrische Energiedichte), Beutelzellen haben im Allgemeinen einen Vorteil. In der Regel können Pouch-Zellen eine gravimetrische Energiedichte von etwa 250-300+ Wh/kg erreichen, während 18650er oft im Bereich von 200-250 Wh/kg liegen. Dies macht Pouch-Zellen besonders attraktiv für gewichtssensible Anwendungen wie Smartphones und Elektrofahrzeuge, die eine größere Reichweite anstreben. Die volumetrische Energiedichte (Energie für dasselbe Volumen) kann vergleichbar sein, aber auch hier haben Pouch-Zellen aufgrund der effizienten Schichtung oft einen leichten Vorteil.

4.3. Sicherheit

Die Sicherheit ist ein entscheidender Faktor für jede Batterie. 18650 Batterien profitieren von ihrem Metallgehäuse, das für strukturelle Integrität sorgt und oft Entlüftungsmechanismen enthält, die im Falle eines thermischen Durchgehens den Druck ablassen und so möglicherweise katastrophalere Ausfälle verhindern. Sollte es dennoch zu einem Ausfall kommen, kann dieser energiereicher sein. Pouch-Zellenmit ihrem weicheren Gehäuse neigen bei Überladung oder Beschädigung eher zum Anschwellen. Obwohl sie mit einem ordnungsgemäß funktionierenden Batteriemanagementsystem (BMS) im Allgemeinen als sicher gelten, kann ein thermisches Durchgehen dennoch zu einem Brand oder einer Explosion führen. Pouch-Zellen sind in Bezug auf die Sicherheit oft stärker auf das BMS angewiesen.

4.4. Kosten

Aufgrund ihrer längeren Geschichte der Massenproduktion und Standardisierung, 18650 Batterien haben im Vergleich zu Pouch-Zellen oft niedrigere Kosten pro Energieeinheit (Wh). Die Herstellung von Pouch-Zellen kann komplexer und auf spezifische Anwendungen zugeschnitten sein, was zu höheren Kosten pro Wh beitragen kann, auch wenn sich dieser Unterschied mit zunehmender Produktion von Pouch-Zellen verringert.

4.5. Lebensdauer und Dauerhaftigkeit

Die Lebensdauer (Anzahl der Lade- und Entladezyklen, die ein Akku überstehen kann, bevor er sich deutlich verschlechtert) hängt mehr von der Akkuchemie und den Nutzungsmustern ab als vom Formfaktor selbst. Sowohl 18650- als auch Pouch-Zellen können eine ähnliche Lebensdauer aufweisen, wenn sie eine vergleichbare Chemie verwenden und gut gewartet werden. In Bezug auf die physische Beständigkeit gegen kleinere Stöße ist das starre Metallgehäuse von 18650s kann einen leichten Vorteil gegenüber der weicheren Hülle von Beutelzellen.

Vorteile und Benachteiligungen

Im Folgenden werden die Vor- und Nachteile der einzelnen Arten zusammengefasst:

5.1. Vorteile von 18650er-Batterien

• Standardisierung und breitere Verfügbarkeit: Sie sind bei vielen Herstellern leicht erhältlich.
• Generell niedrigere Kosten pro Wh: Oftmals wirtschaftlicher pro Energieeinheit.
• Robuster zylindrischer Formfaktor: Bietet guten physischen Schutz.
• Bewährte Sicherheitsmerkmale (Entlüftung): Kann dazu beitragen, das thermische Durchgehen zu verringern.

5.2. Nachteile von 18650er Akkus

• Geringere gravimetrische Energiedichte: Speichert im Vergleich zu Pouch-Zellen weniger Energie bei gleichem Gewicht.
• Weniger Flexibilität beim Gerätedesign: Die feste Form schränkt die Integration in schlanke oder einzigartig geformte Geräte ein.

5.3. Vorteile von Pouch-Zellen

• Höhere gravimetrische Energiedichte: Speichert mehr Energie bei gleichem Gewicht.
• Flexibilität in Form und Größe: Ermöglicht eine optimale Raumnutzung und Gestaltung.
• Leichteres Gewicht: Das Gehäuse aus Polymerlaminat ist leichter als Metall.

5.4. Nachteile von Pouch-Zellen

• Generell höhere Kosten pro Wh: Kann pro Energieeinheit teurer sein.
• Anfälliger für Beschädigungen (Einstiche, Schwellungen): Weniger physischer Schutz.
• Erfordert anspruchsvollere Batteriemanagementsysteme (BMS): Entscheidend für den sicheren Betrieb.

Welche sollten Sie wählen?

Welcher Batterietyp "besser" ist, ist nicht universell, sondern hängt ganz von der Anwendung ab. Wählen Sie 18650 wenn die Kosten im Vordergrund stehen, ein robuster, standardisierter Formfaktor geeignet ist und ein einfacher Austausch gewünscht wird. Entscheiden Sie sich für eine Pouch-Zelle wenn eine hohe Energiedichte und ein leichtes, flexibles Design entscheidend sind, wie z. B. bei Smartphones und modernen Elektrofahrzeugen.

Fazit

Sowohl 18650- als auch Pouch-Zellen sind wichtige Komponenten in der Landschaft der Lithium-Ionen-Akkutechnologie. Die zylindrische 18650 bietet eine Mischung aus Robustheit und Erschwinglichkeit, während die Pouch-Zelle eine überlegene Energiedichte und Designflexibilität bietet. Die Wahl zwischen beiden ist ein Kompromiss, der auf den spezifischen Bedürfnissen und Prioritäten des zu versorgenden Geräts basiert.

FAQ

• F: Sind Pouch-Zellen sicherer als 18650er-Batterien?
  A: Keines von beiden ist von Natur aus sicherer. Die Sicherheit hängt von der Konstruktion und dem BMS ab. 18650er haben eine Entlüftung; Pouch-Zellen sind stark auf das BMS angewiesen.
• F: Welcher Batterietyp hält länger?
  A: Die Lebensdauer hängt von der Chemie und der Nutzung ab, nicht nur vom Formfaktor. Beide können ähnliche Lebenszyklen haben.
• F: Sind Pouch-Zellen leistungsfähiger?
  A: Die Energieversorgung kann ähnlich sein. Pouch-Zellen zeichnen sich oft durch ihre Energiedichte aus (Speicherkapazität pro Gewicht).
• F: Warum werden in Smartphones Pouch-Zellen verwendet?
  A: Wegen ihrer Formflexibilität für dünne Designs und ihrer höheren Energiedichte im Verhältnis zum Gewicht.
• F: Kann ich eine 18650 durch eine Pouch-Zelle ersetzen?
  A: Im Allgemeinen nicht, da es unterschiedliche Formfaktoren, Anschlüsse und BMS-Anforderungen gibt.
• F: Welcher Batterietyp ist leichter?
  A: Bei gleicher Energie ist eine Pouch-Zelle in der Regel leichter.