Prosadí se 21700 a 20700 Li-ion akumulátory u výkonných LED svítilen?

Pro napájení vysoce výkonných LED svítilen se dnes v drtivé většině používají Li-ion akumulátory typu 18650. Zatímco ještě v roce 2008 byla nejvyšší běžně dostupná kapacita 2600 mAh, tak postupným vývojem dosáhla v roce 2012 hodnoty 3400 mAh a až v roce 2015 se zlepšila na 3500 mAh. V posledních letech se významně zlepšily vybíjecí charakteristiky, většina akumulátorů s touto kapacitou má maximální trvalý proudový odběr až 10 A, ale navýšení kapacity o 100 mAh od roku 2012 se nedá nazvat jinak, než zklamáním.

V posledních letech se alespoň významně se rozšířila nabídka od více výrobců, kdy v minulosti dominoval Panasonic/Sanyo (NCR18650GA), ale nyní jsou akumulátory s kapacitou cca 3500 mAh dostupné i od LG (INR18650-MJ1), Sony (US18650VC7) a Samsungu (INR18650-35E).

Z autoprůmyslu však přišel nový trend a to mírné zvýšení velikosti článků a s tím související zvýšení jejich kapacity. Objevily se tak dvě nové velikosti akumulátorů – 20700 a 21700. Oba typy jsou tedy o 5 mm delší a o 2 resp. 3 mm tlustší než klasické 18650.  Na trhu jsou již dostupné akumulátory Sanyo/Panasonic NCR20700B s kapacitou 4250 mAh a Samsung INR21700-48G s kapacitou 4800 mAh.

Nezvětšuje se tedy energetická hustota, ale díky mírnému zvětšení velikosti baterií se poměrně významně navyšuje jejich kapacita. Samozřejmě již nyní některé svítilny používají akumulátory  typu 26650, ale u nich se maximální kapacita pohybuje jen kolem 5200 mAh, ačkoliv jsou výrazně větší a objemnější než akumulátory 21700 s kapacitou 4800 mAh. Objem a energetickou hustotu výše zmíněných akumulátorů jsem shrnul v tabulce:

Typové označení akumulátoru Průměr [mm] Délka [mm] Objem [litr] Max. kapacita [mAh] Energie [Wh] Objemová energetická hustota [Wh/l]
18650 18 65 0,0165 3500 12,6 762
20700 20 70 0,0220 4250 15,3 696
21700 21 70 0,0242 4800 17,28 713
26650 26 65 0,0345 5200 18,72 542

Z tabulky vyplývá, že současné top akumulátory typu 18650 stále nabízí nejlepší poměr kapacity a objemu a u ostatních velikostí je ještě prostor ke zlepšení. U akumulátorů 20700 resp. 21700 se tedy dá očekávat zvýšení kapacity ještě o 7-10 % bez nutnosti velkých úprav výrobní technologie. Například se spekuluje o tom, že Tesla vyrábí akumulátor typu 21700 (který interně označují jen jako 2170) s kapacitou vyšší než 5000 mAh. Ve velikosti 26650 je prostor k růstu kapacity dokonce o 40 %. Ale vzhledem k tomu, že největší výrobci Li-ion akumulátorů se na velikost 26650 nezaměřují, tak není takové zlepšení příliš pravděpodobné.

Použití 20700 a 21700 akumulátorů v LED svítilnách

Zpět ovšem k použití v LED svítilnách. První vlaštovkou mezi výrobci svítilen je Acebeam, který během letošního podzimu uvedl na trh model Acebeam L30, který používá akumulátor Acebeam 20700 4250 mAh (jako základ je použitý výše zmíněný článek Sanyo/Panasonic NCR20700B). I díky použití tohoto akumulátoru si mohl výrobce dovolit osadit diodu Cree XHP70.2 a vymáčknout z ní světelný tok 4000 lumenů. U kompaktní ruční svítilny na jeden Li-ion akumulátor to je výkon, který by ještě před pár lety byl ve sférách sci-fi. Stačí se vrátit k tomuto článku z roku 2010, kdy byly aktuální špičkou svítilny se světelným tokem kolem 2000 lumenů a váhou kolem 1 kg 🙂

Na samotném akumulátoru Acebeam 20700 je samozřejmě přidána ochranná elektronika, která chrání proti hlubokému vybití, přebití a zkratu. Výrobce přidal i mírně vystouplý plusový pól a délka akumulátoru tak narostla na téměř 75 milimetrů a průměr je něco přes 20 mm.

Nabíjení v nabíječkách konstruovaných pro 18650 akumulátory a reálnou délku do 70 mm je tak problém. Chráněné akumulátory se nevejdou… Je tedy nutné nabíjet akumulátor přímo ve svítilně nebo použít například nabíječku Olight UC.

Měření kapacity dopadlo dle očekávání dobře, měřený kus byl jen cca 1,5% pod maximální kapacitou uvedenou výrobcem – Panasonic uvádí minimální kapacitu 4050 mAh a typickou 4250 mAh při 25 °C, já jsem měl místnost vytopenou jen na 20 °C. Akumulátor si bez problémů drží kapacitu i při odběru 5 A.

Závěr

Lze očekávat, že výhody nových akumulátorů typu 20700 a 21700 začnou postupně využívat i další výrobci LED svítilen. Z různých zdrojů prosakuje, že ve spoustě firem se už na nových svítilnách na tyto akumulátory pilně pracuje a v roce 2018 jistě uvidíme řadu modelů. Určitou nevýhodou je nekompatibilita těchto akumulátorů s drtivou většinou stávajících nabíječek na Li-ion akumulátory. Nabíjení se tedy bude muset řešit přímo ve svítilnách, nebo zabudováním nabíjecího micro-USB portu přímo do akumulátoru (jako např. u některých akumulátorů Fenix).

Kvůli vyšší kapacitě pravděpodobně zvolí více výrobců svítilen velikost 21700, ale je otázka, zda se takto velké akumulátory podaří „nacpat“ i do taktických svítilen s možností montáže na dlouhé zbraně. U nich se tradičně vyrábí tělo s vnějším průměrem 25,4 milimetrů (jeden palec) a to kvůli kompatibilitě se standardními montážemi na zbraň. Vnitřní vývrt těla při použití akumulátoru 21700 bude muset být kvůli různým tolerancím kolem 22 mm a na samotnou stěnu svítilny potom zbude méně než 2 mm materiálu. Bude tedy zajímavé sledovat jakou cestou se jednotliví výrobci vydají a jaká technická řešení zvolí.

2 komentáře k článku “Prosadí se 21700 a 20700 Li-ion akumulátory u výkonných LED svítilen?”

  1. Pěkný článek srozumitelně shrnující to nejpodstanější o stavu a vývoji Lion článků za posledních několik let.

  2. Už se začaly objevovat akumulátory 21700 s kapacitou 5000 mAh, takže v podstatě stejnou objemovou energetickou hustotou, jako mají akumulátory 18650 3500 mAh. Aktuálně se jedná o LG INR21700 M50, SAMSUNG INR21700-50E (50G?), Sony US21700VXX.

    Článek 21700 od LG zřejmě používá Acebeam v nové svítilně EC65. Rozhodli se ho dokonce označit jako 5100 mAh 🙂

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.