¿Cuál es la diferencia entre los supercapacitores y las baterías?

Supercapacitor vs Batería

Comparar supercapacitores con baterías de iones de litio es como comparar un velocista con un corredor de maratón.

Ambos cumplen el papel de almacenar energía, pero sus ventajas y desventajas son diferentes.

¿Qué es un supercapacitor?

Un supercapacitor almacena energía a través de dos mecanismos: electrostático y electroquímico.

En el almacenamiento electrostático, las cargas se separan en la interfaz electrodo-electrolito, formándose una doble capa eléctrica de iones. Esta capacidad electrostática almacena energía sin provocar reacciones químicas dentro de la celda.

La energía almacenada de esta manera puede liberarse inmediatamente cuando sea necesario. El mecanismo electroquímico involucra reacciones redox, donde la carga se acumula mediante el movimiento de iones entre el electrolito y los electrodos.

Los supercapacitores pueden utilizar uno o ambos mecanismos dependiendo de su aplicación prevista.

¿Qué es una batería de iones de litio?

Una batería de iones de litio es el tipo de batería recargable más común. Almacena electricidad a través de procesos electroquímicos, convirtiendo energía eléctrica en energía química y devolviéndola a electricidad cuando se requiere. Las baterías de iones de litio son adecuadas para sistemas portátiles de alta densidad energética, ya que tienen la mayor densidad de energía en términos de volumen y peso. Se utilizan en varios dispositivos, desde vehículos eléctricos hasta smartphones y laptops.

Ventajas y desventajas de los supercapacitores y las baterías de iones de litio

• Densidad de energía: Los supercapacitores tienen mucha menos capacidad de almacenamiento de energía por unidad de volumen o peso en comparación con las baterías convencionales. En los EV, la densidad de energía se traduce en la distancia recorrida por carga. Por lo tanto, las baterías son más adecuadas para aplicaciones que requieren almacenamiento de energía a gran escala.
  
• Densidad de potencia: Los supercapacitores son ideales para aplicaciones que requieren un uso rápido de energía ya que pueden suministrar grandes cantidades de energía en un corto período. La aceleración rápida en vehículos eléctricos o el flash de una cámara son ejemplos de tales aplicaciones.
  
• Autodescarga: La tasa de autodescarga de las baterías es mucho más baja en comparación con los supercapacitores. Por lo tanto, las baterías son más adecuadas para aplicaciones que requieren almacenamiento de energía a largo plazo sin recargas frecuentes.
  
• Ciclo de vida: Los componentes de las baterías se corroen debido a reacciones químicas, mientras que los supercapacitores pueden manejar más de 1,000,000 ciclos de carga/descarga, las baterías convencionales generalmente solo soportan alrededor de 2,000 a 3,000 ciclos.
  
• Costo: Los supercapacitores suelen tener un costo más alto por vatio debido al costo de los componentes y a que la energía se descarga muy rápidamente, a veces de manera ineficaz.
  
  
• Sostenibilidad: La extracción de litio, níquel y cobalto necesarios para las baterías de iones de litio conlleva preocupaciones ambientales sobre residuos y contaminación. En cambio, los supercapacitores pueden usar materiales más sostenibles como carbón activado de fuentes de biomasa, que son más renovables, afectan menos al medio ambiente y son más fáciles de reciclar.

¿Cuál tecnología es la mejor?

La elección entre supercapacitores y baterías depende de la aplicación de uso. Ambos ofrecen un gran valor y, a veces, funcionan mejor cuando se utilizan juntos.

Por ejemplo, al equipar un autobús con ambos:

• Durante la aceleración: los supercapacitores suministran una gran cantidad de energía instantáneamente.
• Manteniendo una velocidad constante: las baterías asumen el suministro de energía.

Sin embargo, tanto las baterías como los supercapacitores aún requieren de mucha investigación. El enfoque de la investigación se centra en:

• Mejorar la densidad de energía
• Aumentar la capacidad de descarga
• Mejorar la durabilidad de los ciclos
• Mejorar la seguridad

Se espera que estas investigaciones descubran nuevos materiales y químicos que mejoren aún más el rendimiento de las baterías y los supercapacitores.

Instrumentos analíticos para la investigación de supercapacitores y baterías

En Malvern Panalytical, ofrecemos una amplia gama de herramientas confiables, precisas y versátiles para ayudar a investigadores y fabricantes a desarrollar baterías y supercapacitores de alto rendimiento que reducen la huella ambiental.

Por ejemplo, los analizadores de fluorescencia de rayos X de las series Zetium y Epsilon se pueden utilizar para analizar la composición elemental e impurezas en materiales de cátodos, ánodos y electrolitos.

La serie Mastersizer y la serie Zetasizer Avanzado permiten la caracterización de partículas en términos de tamaño y distribución de tamaño de partículas.

El Empyrean y los Aeris y difractómetros de rayos X compactos pueden analizar materiales de supercapacitores y baterías en busca de defectos cristalinos que afectan negativamente el rendimiento de la batería. Para más detalles sobre cómo las soluciones de Malvern Panalytical pueden acelerar la investigación de materiales de almacenamiento energético, por favor visite esta página.