Diferencias entre Supercondensadores y Baterías

Supercondensador vs Batería: es como comparar un corredor de corta distancia con un maratonista. Ambos realizan la misma tarea de almacenamiento de energía, pero cada uno tiene diferentes ventajas y desventajas que los hacen ideales para sus respectivas aplicaciones. Entonces, ¿cómo se comparan los supercondensadores con las baterías de iones de litio (Li-ion), el tipo más común de batería?

¿Qué es un supercondensador?

Un supercondensador almacena energía a través de dos mecanismos: electrostático y electroquímico. En el almacenamiento electrostático, las cargas se separan en la interfaz electrodo-electrolito, formando una doble capa eléctrica de iones. Esta capacitancia de doble capa almacena energía sin reacciones químicas dentro de la celda. La energía almacenada de esta manera puede liberarse rápidamente cuando sea necesario. El mecanismo electroquímico incluye reacciones redox, donde las cargas se almacenan a través del movimiento de iones entre el electrolito y el electrodo. Dependiendo de su uso, un supercondensador puede usar uno o ambos mecanismos.

¿Qué es una batería de iones de litio?

La batería de iones de litio es el tipo más común de batería eléctrica recargable. La batería almacena electricidad a través de un proceso electroquímico, es decir, convierte la electricidad en energía química cuando es necesario y la convierte de nuevo en electricidad. La batería de iones de litio es adecuada para sistemas portátiles de almacenamiento de alta densidad energética debido a su alta densidad energética volumétrica y gravitacional. Se utilizan en una amplia gama de dispositivos, desde vehículos eléctricos hasta teléfonos inteligentes y laptops.

Comparación de ventajas y desventajas entre Supercondensadores y Baterías de Iones de Litio:

Densidad Energética: Los supercondensadores almacenan mucho menos energía por unidad de volumen o peso en comparación con las baterías convencionales. En los VE, la densidad energética se traduce en el alcance por carga. Por lo tanto, las baterías son más adecuadas para aplicaciones que requieren almacenamiento de energía a gran escala.

Densidad de Potencia: Los supercondensadores pueden entregar grandes cantidades de energía en un corto período de tiempo, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren un uso rápido de energía. La rápida aceleración de los vehículos eléctricos y el flash de las cámaras son ejemplos de tales aplicaciones.

Autodescarga: Las baterías tienen una tasa de autodescarga mucho más baja en comparación con los supercondensadores. Por lo tanto, las baterías son más adecuadas para aplicaciones que requieren almacenamiento de energía a largo plazo sin recargas frecuentes.

Vida Útil: En las baterías, las reacciones químicas provocan la corrosión de los componentes. Así, mientras que un supercondensador puede manejar ciclos de carga/descarga más de 1,000,000 de veces, una batería convencional generalmente soporta solo aproximadamente 2,000-3,000 ciclos.

Costo: Los supercondensadores generalmente tienen un costo más alto por vatio debido al costo de los componentes y al hecho de que la potencia se descarga muy rápidamente, a veces ineficientemente.

Sostenibilidad: La extracción del litio, níquel y cobalto necesarios para las baterías de iones de litio acarrea problemas ambientales relacionados con los residuos y la contaminación. Por el contrario, los supercondensadores pueden usar materiales más sostenibles, como carbón activado de materias primas de biomasa, que son más renovables, menos dañinos para el medio ambiente y más fáciles de reciclar.

¿Cuál tecnología es mejor?

En resumen, la elección entre supercondensador o batería depende de la aplicación. Ambos ofrecen un valor significativo y, a veces, funcionan mejor juntos. Por ejemplo, un autobús que incorpora ambos puede acelerar utilizando el condensador cuando es necesario y mantener una velocidad constante utilizando la batería.

Sin embargo, todavía queda mucho por explorar tanto en baterías como en supercondensadores. Hay muchas investigaciones en curso para descubrir y perfeccionar nuevos materiales y tecnologías químicas que puedan mejorar la densidad energética, la capacidad de descarga, la durabilidad de ciclaje y la seguridad en baterías y supercondensadores.

Soluciones de análisis para la investigación de Supercondensadores y Baterías

Malvern Panalytical ofrece herramientas confiables, precisas y diversas para ayudar a los investigadores y fabricantes a desarrollar baterías y supercondensadores de alto rendimiento mientras minimizan su impacto ambiental.

Por ejemplo, la gama de espectrómetros de fluorescencia de rayos X Zetium o Epsilon puede utilizarse para analizar la composición elemental e impurezas de materiales de ánodo, cátodo y electrolito.

Con la gama Mastersizer y Zetasizer Advance se puede realizar la caracterización de partículas por tamaño y distribución de tamaños.

Los equipos de difracción de rayos X Empyrean y el compacto Aeris pueden analizar materiales de supercondensadores y baterías en busca de defectos cristalinos que impactan negativamente el rendimiento de las baterías.