18650 vs Cellule a sacchetto
Nel nostro mondo sempre più mobile e tecnologico, le batterie agli ioni di litio alimentano una vasta gamma di dispositivi, dagli smartphone nelle nostre tasche ai veicoli elettrici sulle nostre strade. Sebbene la chimica di base sia simile, queste batterie sono disponibili in varie forme e dimensioni, ognuna con le proprie caratteristiche. Due dei formati più comuni sono le batterie cilindriche. Batteria 18650 e il piatto cella a marsupio. Ma quali sono esattamente le differenze tra loro e perché il vostro telefono ne usa una mentre il vostro computer portatile potrebbe usare l'altra?
Questo articolo approfondisce le principali distinzioni tra le celle 18650 e le celle a sacchetto, analizzandone i fattori di forma, la densità energetica, le caratteristiche di sicurezza, i costi e le applicazioni tipiche. Alla fine, avrete una chiara comprensione di questi tipi di batterie e del motivo per cui vengono scelte per i diversi dispositivi.
Cosa sono le batterie 18650?
Il termine "18650" potrebbe sembrare un codice tecnico e, in un certo senso, lo è. I numeri si riferiscono alle dimensioni approssimative della batteria: 18 mm di diametro e 65 mm di lunghezza. Lo "0" indica tradizionalmente una forma cilindrica. Si tratta di batterie ricaricabili agli ioni di litio racchiuse in un robusto cilindro di metallo, che non solo garantisce l'integrità strutturale, ma ospita anche meccanismi di sicurezza interni.
In genere, una batteria 18650 ha una tensione nominale di circa 3,6V o 3,7V e la sua capacità può variare da circa 2000mAh a 3500mAh. Le batterie 18650 si trovano comunemente in applicazioni come i pacchi batteria dei computer portatili (anche se le celle a sacchetto sono sempre più comuni anche in questo caso), i power bank, alcuni pacchi batteria di veicoli elettrici (soprattutto nei modelli precedenti o in design specifici) e le torce elettriche ad alta potenza. Le loro dimensioni standardizzate le rendono relativamente facili da gestire singolarmente e da integrare in sistemi di batterie modulari.
Cosa sono le cellule della sacca?
A differenza della forma cilindrica rigida delle 18650, le celle a sacchetto utilizzano un involucro flessibile e sigillato in laminato polimerico. Questo design consente una maggiore versatilità in termini di forma e dimensioni, permettendo ai produttori di ottimizzare l'uso dello spazio nei loro dispositivi. Come le 18650, anche le pile a sacchetto sono batterie agli ioni di litio con caratteristiche di tensione nominale simili (circa 3,7 V).
L'obiettivo delle celle a sacchetto è spesso quello di ottenere fattori di forma specifici per i dispositivi e di massimizzare la densità di energia rispetto al peso. Le troviamo ampiamente utilizzate negli smartphone, nei tablet, in molti veicoli elettrici moderni (come quelli di Tesla, che utilizzano celle a sacchetto di formato più grande nei loro pacchi batteria strutturali) e nei droni, dove un design elegante e un immagazzinamento leggero e ad alta energia sono fondamentali.
Differenze principali: 18650 vs celle a sacchetto
Pur essendo entrambe batterie agli ioni di litio, la 18650 e la pouch cell differiscono in modo significativo per diversi aspetti chiave:
4.1. Fattore di forma e flessibilità
La differenza più evidente sta nella loro forma fisica. Batterie 18650 hanno una forma cilindrica fissa che, pur essendo robusta, limita l'integrazione del design. Sono più facili da gestire come unità singole. D'altra parte, cellule della sacca sono flessibili e possono essere prodotte in varie forme e dimensioni, consentendo un uso più efficiente dello spazio all'interno dei dispositivi e permettendo di realizzare prodotti più sottili e dai contorni più particolari. Le celle a sacchetto possono anche essere impilate o stratificate per adattarsi a requisiti di progettazione specifici.
4.2. Densità di energia
Per quanto riguarda la quantità di energia che queste batterie possono immagazzinare in rapporto al loro peso (densità energetica gravimetrica), cellule della sacca in genere hanno un vantaggio. In genere, le celle pouch possono raggiungere densità energetiche gravimetriche di circa 250-300+ Wh/kg, mentre le 18650 sono spesso nell'ordine dei 200-250 Wh/kg. Ciò rende le celle a sacchetto particolarmente interessanti per le applicazioni sensibili al peso, come gli smartphone e i veicoli elettrici che puntano a una maggiore autonomia. La densità energetica volumetrica (energia a parità di volume) può essere paragonabile, ma anche in questo caso le celle pouch hanno spesso un leggero vantaggio grazie all'efficiente stratificazione.
4.3. Sicurezza
La sicurezza è un aspetto fondamentale per qualsiasi batteria. Batterie 18650 beneficiano del loro involucro metallico, che garantisce l'integrità strutturale e spesso include meccanismi di sfiato progettati per rilasciare la pressione in caso di fuga termica, evitando potenzialmente guasti più catastrofici. Tuttavia, se un guasto si verifica, può essere più energico. Cellule della saccaLe batterie a basso consumo, con il loro involucro più morbido, sono più inclini a gonfiarsi se sovraccaricate o danneggiate. Sebbene siano generalmente considerate sicure con un sistema di gestione della batteria (BMS) correttamente funzionante, la fuga termica può comunque portare a incendi o esplosioni. Le celle a sacchetto spesso si affidano maggiormente al BMS per la sicurezza.
4.4. Costo
Grazie alla loro lunga storia di produzione di massa e standardizzazione, Batterie 18650 spesso hanno un costo inferiore per unità di energia (Wh) rispetto alle celle pouch. La produzione di celle a sacchetto può essere più complessa e personalizzata per applicazioni specifiche, il che può contribuire a un costo per Wh più elevato, anche se questo divario si sta riducendo con l'aumento della produzione di celle a sacchetto.
4.5. Durata e resistenza
La durata del ciclo (numero di cicli di carica e scarica che una batteria può sopportare prima di subire un degrado significativo) dipende più dalla chimica della batteria e dai modelli di utilizzo che dal fattore di forma stesso. Sia le 18650 che le pile a sacchetto possono offrire una durata simile se utilizzano sostanze chimiche comparabili e sono sottoposte a una buona manutenzione. In termini di durata fisica contro gli urti minori, l'involucro rigido in metallo di 18650s può offrire un leggero vantaggio rispetto all'involucro più morbido del cellule della sacca.
Vantaggi e svantaggi
Per riassumere, ecco i pro e i contro di ciascun tipo:
5.1. Vantaggi delle batterie 18650
- Standardizzazione e ampia disponibilità: Sono facilmente reperibili presso molti produttori.
- Costo per Wh generalmente più basso: Spesso è più economico per unità di energia.
- Robusto fattore di forma cilindrico: Offre una buona protezione fisica.
- Caratteristiche di sicurezza consolidate (sfiato): Può contribuire a mitigare la fuga termica.
5.2. Svantaggi delle batterie 18650
- Densità di energia gravimetrica inferiore: Immagazzina meno energia a parità di peso rispetto alle cellule a sacca.
- Minore flessibilità nella progettazione dei dispositivi: La forma fissa limita l'integrazione in dispositivi eleganti o dalla forma particolare.
5.3. Vantaggi delle celle a sacca
- Maggiore densità di energia gravimetrica: Immagazzina più energia a parità di peso.
- Flessibilità di forma e dimensione: Consente di ottimizzare l'utilizzo dello spazio e il design.
- Peso ridotto: L'involucro in laminato polimerico è più leggero del metallo.
5.4. Svantaggi delle cellule a sacca
- Costo per Wh generalmente più elevato: Può essere più costoso per unità di energia.
- Più suscettibile ai danni (perforazioni, gonfiori): Meno protezione fisica.
- Richiede sistemi di gestione delle batterie (BMS) più sofisticati: È fondamentale per la sicurezza del funzionamento.
Quale scegliere?
Il tipo di batteria "migliore" non è universale; dipende esclusivamente dall'applicazione. Scegliere 18650 se il costo è una preoccupazione primaria, un fattore di forma robusto e standardizzato è adatto e si desidera una facile sostituzione. Optate per un cella a marsupio quando l'alta densità di energia e un design leggero e flessibile sono fondamentali, come negli smartphone e nei moderni veicoli elettrici.
Conclusione
Sia le celle 18650 che quelle a sacchetto sono componenti fondamentali nel panorama delle batterie agli ioni di litio. Le 18650 cilindriche offrono un mix di robustezza e convenienza, mentre le celle a sacchetto offrono una densità energetica superiore e flessibilità di progettazione. La scelta tra le due è un compromesso basato sulle esigenze e le priorità specifiche del dispositivo da alimentare.
FAQ
- D: Le celle a sacchetto sono più sicure delle batterie 18650?
R: Nessuno dei due è intrinsecamente più sicuro. La sicurezza dipende dal design e dal BMS. Le 18650 hanno uno sfiato; le celle a sacchetto si basano molto sul BMS. - D: Quale tipo di batteria dura di più?
R: La durata dipende dalla chimica e dall'uso, non solo dal fattore di forma. Entrambi possono avere una durata simile. - D: Le cellule a sacca sono più potenti?
R: L'erogazione di energia può essere simile. Le celle a sacchetto spesso eccellono per densità energetica (capacità di accumulo per peso). - D: Perché gli smartphone utilizzano celle a marsupio?
R: Per la loro flessibilità di forma, che consente di adattarsi a progetti sottili, e per la maggiore densità di energia in termini di peso. - D: Posso sostituire una 18650 con una pouch cell?
R: In genere no, a causa dei diversi fattori di forma, delle connessioni e dei requisiti del BMS. - D: Quale tipo di batteria è più leggera?
R: A parità di energia, una pouch cell è in genere più leggera.
