27100, la batterie Lithium-Ion ultime polyvalente

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Je tente tant que possible de standardiser mes sources d’énergie mobiles à mon domicile ou lors d’activités en nature. Après une longue période où j’ai utilisé le format de batterie AA, je suis passé il y a quelques années sur la batterie Lithium-Ion 18650. L’atout des batteries 18650 est la capacité, le maintien en charge dans le temps, la durabilité et la versatilité. Je viens de passer récemment sur le nouveau standard 21700 et je vais vous expliquer pourquoi. La batterie 21700 est idéale pour les activités natures en autonomie ou les besoins à forte consommation à la maison. Nous allons voir que le choix des modèles peut être déterminant pour que vos batteries fonctionnent dans tous vos équipements.

Différence entre une batterie 18650 et 21700

La différence entre une batterie 18650 et 21700 va être tout d’abord dans ses dimensions. La 21700 aura un diamètre et une longueur supérieurs, le modèle indique les dimensions de l’accumulateur: 21700 = 21 x 70 mm.

Les cellules Li-ion du format 18650 peuvent être comparées au nouveau format 21700 en ce qui concerne leurs propriétés électrochimiques, thermiques et géométriques. La batterie 21700 a un voltage nominal de 3.6V à 3.7V tout comme la 18650, vous pourrez donc utiliser vos batteries 18650 dans des équipements conçus pour la 21700. Il faudra un adaptateur en plastique pour la rallonger un peu et éviter le jeu latéral.

Les batteries 21700 ont été développées initialement comme nouvelle génération de cellules pour les véhicules électriques. L’accumulateur 21700 a été utilisé rapidement pour le vapotage. Lorsque la batterie 21700 est utilisée comme une cellule, les gains de puissance peuvent être importants. Des études faites sur les batteries commerciales [1], montrent que le contenu énergétique par cellule peut être supérieur de 50% pour la 21700 par rapport à la 18650.

Courant de décharge

Le courant de décharge est mesuré en Ampère (A). Chaque accumulateur aura deux indicateurs de courant de décharge :

• Le courant de Décharge Continu (CDC): permet de connaître ce que peut fournir l’accu de manière continue.
• Le Courant de Décharge Maximal (CDM): permet de connaître ce que l’accu peut fournir ponctuellement en pic.

Le CDC doit être plus bas que le CDM.

L’accumulateur 21700 aura aussi une courant de décharge supérieure à la 18650. Dans l’utilisation, cela veut dire qu’une puissance supérieure pourra être tirée en pic. Par exemple l’accu Samsung 21700 30T a un courant de décharge de 35A.

Circuit imprimé de protection

Les batteries 21700 peuvent être protégées ou non. Les batteries 21700 protégées disposent d’un circuit imprimé de protection appelé PCB (Printed Circuit Board) et d’une protection contre la surchauffe. Il faudra faire attention car les batteries protégées peuvent avoir une longueur supérieure. La plupart des chargeurs auront une mention indiquant s’ils chargent les batteries protégées ou non, ceux qui supporteront les batteries protégées auront plus de place pour recevoir la batterie. Certaines piles 21700 existent en version plate, alors que d’autres sont en version bouton.

Capacité de la 21700

Comme la batterie peut contenir plus de matière active, les cellules 21700 ont une capacité supérieure par rapport aux cellules 18650. L’augmentation de la taille des cellules permet d’obtenir un meilleur rapport entre les matériaux de stockage d’énergie et les matériaux de stockage non énergétiques. Cette énergie disponible est mesurée en mAh.

Vous pouvez retrouver des accus annoncés sur les sites chinois à 19900 mAh, ces accus ne délivrent pas la capacité, ces spécifications sont mensongères, il ne faut pas acheter ces accumulateurs.

Cette énergie supplémentaire permet de délivrer plus de puissance. Si nous prenons les batteries d’outils Bosch 18V, la batterie sur base de cellules 18650 pourra délivrer 800W alors que la batterie ProCORE 18V utilisant des cellules 21700 peut fournir 1440W.

Equipements compatibles 21700

Comme l’accu 21700 est plus récent et moins utilisé que le 18650 on trouve moins d’appareils compatibles. La 21700 est plus utilisé comme cellule dans les vélos ou voitures.

Mon matériel de prédilection pour ces accumulateurs à forte capacité sont les lampes torches.

J’ai plusieurs Armytek, voici la différence entre un modèle 18650 et un modèle 21700

• Armytek LED Wizard Pro xhp50 utilisant une 18650
• Armytek Wizard C2 PRO MAX 3720 Lumens utilisant une 21700

La lampe n’accepte que des 21700 sans PCB, l’accumulateur avec PCB ne rentrera pas en diamètre ou longueur.

A noter qu’un adaptateur en plastique peut être utilié pour utiliser ses 18650 dans l’Armytek Wizard C2 PRO MAX:

Même si la lampe peut éclairer un terrain de foot avec ses 3720 Lumens, en mode faible luminosité, la lampe va pleinement exploiter la 21700 en pouvant éclairer pendant 2 mois en continu :

• Clair de lune 1 : 0.33 Lumen ANSI (2 mois)
• Clair de lune 2 : 4.2 Lumen ANSI (14 jours)

Powerbank

J’ai plusieurs powerbank puissants. En mobilité, je privilégie les chargeurs d’accumulateur 21700 qui font powerbank. L’intérêt est la versatilité, les batteries peuvent servir en powerbank, en lampe torche ou en batterie d’outil. On peut moduler facilement la quantité d’énergie en déplacement de quelques unités pour un WE à un stock plus important pour un raid de trois semaines. En étant off-grid, la gestion de son énergie est facilité, on peut charger les batteries avec des panneaux solaires. En cas de panne d’une cellule on dispose de la redondance de chaque batterie qui est autonome. Il faut avoir plusieurs chargeurs pour être également redondant.

J’utilise deux powerbanks sur base de 21700 :

Ledlenser batterie portative Powerbank Flex 5 | 4500 mAh

Nitecore f21i

• Entrée: USB-C：5V⎓2A / 9V⎓2A
• Sortie: Battery:4.2V⎓4A (MAX) USB-C:5V⎓2.4A / 9V⎓2A / 12V⎓1.5A

Choix de la marque d’accumulateur

Il faut bien choisir sa marque, les fabricants réputés sont Samsung, LG ou Panasonic.

J’ai testé ces accumulateurs:

• Keepower 21700 5000mAh Trop gros pour mon Armytek Wizard C2 pro max
• Ledlenser 27100 1S1P 4500 mAh Trop gros pour mon Armytek Wizard C2 pro max
• Nitecore NL2150HPi Je ne recommande pas la connectique particulière qui oblige à se fournir uniquement en accumulateur Nitecore.
• Samsung 21700 INR21700-33J (beige) Je préfère n’acheté que de 5000 mAh, 3270 mAh est un peu léger.
• Samsung INR21700-50E 4900mAh - 9.8A (blue) Recommandé

Références:

[1] Energy Density of Cylindrical Li-Ion Cells: A Comparison of Commercial 18650 to the 21700 Cells Jason B. Quinn2, Thomas Waldmann, Karsten Richter, Michael Kasper and Margret Wohlfahrt-Mehrens, Published 19 October 2018 https://iopscience.iop.org/article/10.¹¹⁴⁹⁄₂.0281814jes https://www.researchgate.net/publication/343065826_18650_vs_21700_Li-ion_cells_-_A_direct_comparison_of_electrochemical_thermal_and_geometrical_properties

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