Todo lo que necesita saber sobre la pila 21700

¿Qué es una batería 21700?

La pila 21700 es una célula de iones de litio de alto rendimiento que ha ganado una amplia adopción en diversas industrias debido a su mayor densidad energética, mayor vida útil y mejor estabilidad térmica. Popularizada originalmente por Tesla, la pila 21700 se utiliza ahora ampliamente en vehículos eléctricos (VE), herramientas eléctricas, dispositivos médicos y sistemas de almacenamiento de energía.

Dimensiones y especificaciones de la batería 21700

El nombre 21700 deriva de sus dimensiones físicas:

• Diámetro: 21mm
• Longitud: 70mm
• Peso: Aproximadamente 60-75g (varía según el fabricante y la química)

Parámetros clave de rendimiento:

• Tensión nominal: 3,6V - 3,7V
  Es la tensión media de funcionamiento de la pila durante la descarga. Proporciona una alimentación estable a los dispositivos y es ligeramente superior a la de la pila 18650, lo que permite una mayor producción de energía. Un voltaje nominal más alto contribuye a una mayor eficiencia en la entrega de energía.
• Capacidad: 3000mAh - 5000mAh
  La capacidad determina cuánta carga puede almacenar la batería. Las pilas 21700 de mayor capacidad pueden alimentar dispositivos durante periodos más largos, lo que las hace ideales para aplicaciones de alto consumo como vehículos eléctricos y herramientas eléctricas. Una mayor capacidad implica menos cambios de batería y un mayor tiempo de funcionamiento.
• Tensión de carga: 4,2 V (tensión de carga estándar de iones de litio)
  Es el voltaje máximo que alcanza la batería cuando está completamente cargada. Cargar por encima de este límite puede provocar un sobrecalentamiento y una reducción de la vida útil, por lo que es esencial contar con un sistema de gestión de baterías (BMS) adecuado. Cargar constantemente dentro del rango recomendado aumenta la longevidad de la batería.
• Tensión de corte de descarga: 2,5V - 3,0V
  Este es el voltaje mínimo antes de que la batería se considere agotada. Una descarga por debajo de este rango puede causar daños irreversibles en la batería y reducir su vida útil. Una supervisión adecuada de los niveles de tensión ayuda a mantener la salud de la batería.
• Corriente de descarga estándar: 5A - 15A (más alto para los modelos de alto drenaje)
  La corriente de descarga determina cuánta energía puede suministrar la batería en un momento dado. Para aplicaciones como las bicicletas eléctricas, los drones y las herramientas eléctricas son necesarias tasas de descarga más elevadas. Garantizar la tasa de descarga adecuada evita la acumulación excesiva de calor y prolonga la estabilidad del rendimiento.
• Ciclo de vida: 500 - 1000 ciclos (dependiendo del uso y de la química)
  La vida útil de un ciclo se refiere al número de ciclos completos de carga y descarga a los que puede someterse una batería antes de que su capacidad se degrade significativamente. La vida útil del ciclo varía en función de factores como la velocidad de carga, la tasa de descarga y la temperatura de funcionamiento. Utilizar prácticas de carga adecuadas y evitar las descargas profundas puede aumentar significativamente el número de ciclos.

Composición química de la pila 21700 

Las pilas 21700 utilizan diferentes químicas de iones de litio, entre las que se incluyen:

• Óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (LiNiMnCoO2 o NMC): Ofrece un equilibrio entre densidad de energía, potencia y vida útil.
• Fosfato de litio y hierro (LiFePO4 o LFP): Conocida por su seguridad, estabilidad térmica y larga vida útil.
• Óxido de litio y cobalto (LiCoO2 o LCO): Mayor densidad energética pero menor vida útil y seguridad.
• Óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (LiNiCoAlO2 o NCA): Se utiliza en aplicaciones de alta energía, como los vehículos eléctricos.

21700 vs 18650 

La batería 21700 se compara a menudo con la Batería 18650 debido a su uso similar en electrónica y almacenamiento de energía. He aquí una comparación:

Paquetes de pilas 21700

Un pack de pilas 21700 es una colección de múltiples pilas 21700 conectadas en serie o en paralelo para alcanzar el voltaje y la capacidad deseados. 

Cómo se configuran las baterías 21700

1. Conexión en serie (S): La conexión de pilas en serie aumenta la tensión manteniendo la misma capacidad. Por ejemplo, si se conectan en serie (3S) tres pilas 21700 con una tensión nominal de 3,7V y una capacidad de 4000mAh, la tensión total del pack será de 11,1V (3 × 3,7V) mientras que la capacidad seguirá siendo de 4000mAh.
2. Conexión en paralelo (P): La conexión de pilas en paralelo aumenta la capacidad manteniendo la misma tensión. Si se conectan en paralelo (3P) tres pilas 21700 con una capacidad de 4000mAh y una tensión nominal de 3,7V, la capacidad total del pack será de 12.000mAh (3 × 4000mAh) mientras que la tensión seguirá siendo de 3,7V.
3. Combinación serie-paralelo (S-P): Para conseguir tanto un mayor voltaje como una mayor capacidad, las baterías se disponen en una combinación de conexiones en serie y en paralelo. Por ejemplo, una configuración 3S2P significa tres pilas en serie (3 × 3,7V = 11,1V) y dos conjuntos de este tipo en paralelo (2 × 4000mAh = 8000mAh).
4. Sistema de gestión de baterías (BMS): Un BMS se integra en los paquetes de baterías para equilibrar la carga entre las celdas, evitar la sobrecarga/descarga y garantizar un funcionamiento seguro. Esto es crucial para maximizar la vida útil y la eficiencia del pack.
5. Gestión térmica: Dado que las células de iones de litio generan calor durante la carga y la descarga, se utilizan estrategias de disipación del calor como almohadillas térmicas, ventiladores de refrigeración y sistemas de ventilación para mantener temperaturas de funcionamiento óptimas.         

Las baterías 21700 ofrecen configuraciones personalizables para satisfacer diferentes requisitos de potencia y almacenamiento de energía, lo que las convierte en la opción ideal para una amplia gama de aplicaciones industriales y de consumo.   

Ventajas de las pilas 21700

1. Mayor densidad energética: Más almacenamiento de energía en un espacio similar en comparación con el 18650.
2. Mayor vida útil: Mejor ciclo de vida con degradación reducida.
3. Estabilidad térmica mejorada: Más seguro en condiciones de alta descarga.
4. Almacenamiento de energía más eficiente: Reduce el número de celdas necesarias para los paquetes de baterías de alta capacidad. 
5. Aplicaciones versátiles: Adecuado para automoción, industria y electrónica de consumo.

Aplicaciones comunes de las pilas 21700

• Vehículos eléctricos: Utilizado por Tesla, Rivian y otros fabricantes de automóviles.
• Drones y robótica: Esencial para drones de largo vuelo y sistemas autónomos.
• Sistemas de almacenamiento de energía (ESS): Almacenamiento de energía solar doméstica e industrial.
• Productos sanitarios: Alimentación de equipos médicos portátiles.
• Herramientas eléctricas: Taladros, sierras y equipos de jardinería inalámbricos.

Preguntas frecuentes sobre la batería 21700

1. ¿Qué hace que las pilas 21700 sean mejores que las 18650?
Las pilas 21700 ofrecen mayor capacidad, mejor densidad energética y mayor autonomía.

2. ¿Pueden utilizarse las pilas 21700 en todos los aparatos que admiten pilas 18650?
No siempre. El mayor tamaño de las pilas 21700 requiere compartimentos para pilas compatibles.

3. ¿Cómo se carga una batería 21700?
Utilice un cargador de iones de litio específico con los ajustes de voltaje correctos (normalmente 4,2 V por celda).

4: ¿Se pueden utilizar las pilas 21700 en climas fríos?
R: Sí, los modelos 21700 de baja temperatura funcionan a -40°C.

5: ¿Cuál es la vida útil de una pila 21700?
R: 500-1.000 ciclos, dependiendo de la profundidad de la descarga y de la temperatura.

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