Qual é a diferença entre supercapacitores e baterias?

Supercapacitor vs bateria: é como comparar um velocista a um corredor de maratona. Ambos fazem a mesma coisa – ou seja, armazenam energia – mas têm pontos fortes e fracos diferentes que tornam cada um ideal para sua aplicação pretendida. Como então os supercapacitores se comparam ao tipo mais comum de bateria, a bateria de íons de lítio (Li-ion)?

O que são supercapacitores?

Supercapacitores armazenam energia através de dois mecanismos: eletrostático e eletroquímico. No armazenamento eletrostático, as cargas são separadas na interface eletrodo-eletrólito, resultando na formação de uma dupla camada elétrica de íons. Esta capacitância de dupla camada armazena energia sem reações químicas dentro da célula. A energia armazenada dessa maneira pode ser liberada rapidamente quando necessário. O mecanismo eletroquímico envolve reações redox, onde a carga é armazenada via movimento de íons entre o eletrólito e o eletrodo. Supercapacitores podem utilizar um ou ambos os mecanismos, dependendo da sua aplicação pretendida.

O que são baterias de íons de lítio?

As baterias de Li-ion são o tipo mais comum de bateria elétrica recarregável. As baterias armazenam eletricidade através de processos eletroquímicos – convertendo eletricidade em energia química e de volta à eletricidade quando necessário. As baterias de Li-ion têm a maior densidade de energia volumétrica e gravimétrica, tornando-as adequadas para sistemas portáteis de armazenamento de alta densidade energética. As baterias de Li-ion são usadas em vários dispositivos, desde veículos elétricos até smartphones e laptops.

Supercapacitores vs Baterias Li-ion: Prós e contras

• Densidade de Energia: Supercapacitores armazenam muito menos energia por unidade de volume ou peso em comparação com baterias convencionais. Em veículos elétricos, densidade de energia se traduz em quilometragem por carga. Assim, baterias são mais adequadas em aplicações que requerem grande armazenamento de energia.
• Densidade de Potência: Supercapacitores podem entregar grande quantidade de energia em um curto período, tornando-os ideais para aplicações que requerem uso rápido de potência. A rápida aceleração de veículos elétricos e flashes de câmeras são tais aplicações.
• Autodescarga: Baterias têm uma taxa de autodescarga muito menor em comparação com supercapacitores. Portanto, baterias são mais adequadas para aplicações que requerem armazenamento de energia a longo prazo sem recargas frequentes.
• Durabilidade: Nas baterias, a reação química corrói os componentes – então, enquanto supercapacitores podem suportar mais de 1.000.000 de ciclos de carga/descarga, uma bateria normal pode suportar apenas cerca de 2.000 a 3.000 ciclos.
• Custo: Supercapacitores geralmente têm um custo mais alto por watt, devido ao custo dos componentes e ao fato de que a potência é descarregada muito rapidamente e, portanto, às vezes de forma ineficiente.
• Sustentabilidade: A mineração de lítio, níquel e cobalto necessários para uma bateria Li-ion traz preocupações ambientais em torno de resíduos e poluição. Em contraste, supercapacitores podem usar materiais mais sustentáveis, como carbono ativado de fontes de biomassa que são mais renováveis, menos prejudiciais ao meio ambiente e mais fáceis de reciclar.

Qual tecnologia é melhor?

Em resumo, a escolha entre supercapacitor ou bateria depende da aplicação. Ambos fornecem valor substancial – e, às vezes, funcionam melhor como uma equipe! Por exemplo, um ônibus equipado com ambos pode usar seus capacitores para acelerar quando necessário, com as baterias assumindo quando uma velocidade constante deve ser mantida.

No entanto, ainda há muito a ser explorado tanto em baterias quanto em supercapacitores. É por isso que há tanta pesquisa para encontrar e aperfeiçoar novos materiais e químicas que possam melhorar a densidade energética, capacidade de descarga, durabilidade do ciclo e segurança de ambas as tecnologias.

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As gamas Mastersizer e Zetasizer Advance possibilitam a caracterização de partículas para tamanho e distribuição de tamanho.

Empyrean e os instrumentos compactos Aeris de difração de raios X, podem analisar materiais de supercapacitores e baterias quanto a defeitos cristalinos que afetam negativamente o desempenho da bateria.

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