Els condensadors tenen diverses propietats excel·lents. Per exemple, emmagatzemen energia com a càrrega elèctrica en lloc d'energia química. Això normalment permet temps de càrrega gairebé instantanis i corrents de sortida màxims molt elevats. Poden sobreviure a centenars de milers de cicles de càrrega-descàrrega, en lloc dels centenars de cicles de les bateries amb cicle complet. Aleshores, quin és el problema?
Una bateria proporciona un voltatge força constant durant una llarga vida útil. Depenent del dispositiu, és possible que tingueu problemes de rendiment propers a l'esgotament. Els telèfons intel·ligents, per exemple, entren en mode d'estalvi d'energia. Això no és només per mantenir-los en funcionament una mica més, sinó per evitar apagades instantànies sense previ avís.
Com podeu veure, el voltatge baixa a mesura que la bateria s'esgota. Al telèfon, hi ha un circuit de conversió de potència, que forma part de la gestió general de l'energia, que funciona per convertir una energia de bateria no terriblement constant en una energia del sistema molt regulada (probablement un munt de voltatges diferents). Tingueu en compte que hi ha una relació important aquí: potència = corrent * voltatge. Per tant, per mantenir la mateixa potència, a mesura que el voltatge baixa, el meu circuit ha de consumir més corrent.
Cada bateria té una petita resistència interna, i a causa d'una altra relació, anomenada llei d'Ohm, se sap que hi haurà una certa caiguda de voltatge a la bateria. Al dibuix, Vout = V0 − r∗I, on I és el corrent. Així, a mesura que el meu V0 baixa i el meu circuit de gestió d'energia ha de consumir més corrent per subministrar la mateixa potència, el voltatge de sortida de la bateria baixa encara més ràpid. Això limita el corrent màxim de sortida d'una bateria, i també significa que es descarreguen força ràpidament quan estan a prop de l'esgotament.
Però el voltatge de sortida, el corrent màxim i la potència total d'un condensador disminueixen exponencialment amb el temps. El condensador té un avantatge: emmagatzema càrrega elèctrica, en lloc de convertir la càrrega elèctrica en càrrega química com en una bateria, de manera que, tot i que hi ha una resistència interna, és petita i normalment es pot ignorar. Els condensadors poden proporcionar corrents molt i molt alts durant un curt període de temps.
Però per alimentar una cosa, són problemàtics. Recordeu el meu desig de mantenir una potència constant al meu sistema de gestió d'energia, i que potència = corrent * voltatge. A mesura que el nostre voltatge baixa ràpidament, hem de compensar-lo amb un corrent que augmenta ràpidament per oferir la mateixa potència. Els corrents molt alts fan que el circuit sigui molt més car, components de conversió de potència més grans, més pèrdua de potència a les plaques de circuit, etc... el mateix problema bàsic que té la bateria cap al final, només que això comença a passar molt aviat en la vida útil de l'emmagatzematge d'energia del condensador. I a mesura que el condensador s'esgota, el corrent màxim, tot i que encara és relativament alt, també baixa.
L'altre problema és que els ultracondensadors moderns tenen una energia específica molt més baixa que les bateries. Els millors ultracondensadors del mercat gestionen entre 8 i 10 Wh/kg, la majoria són més aviat de 5 Wh/kg. Les millors bateries de Li-ion lliuren prop de 200 Wh/kg, moltes formulacions poden arribar a superar els 100 Wh/kg. Per tant, es necessita aproximadament 20 vegades el pes per utilitzar ultracondensadors. Però possiblement més, ja que en algun moment durant la descàrrega, depenent de l'aplicació, el voltatge baixarà massa per ser utilitzable, deixant l'energia sense utilitzar. A més, a diferència dels condensadors més tradicionals, els ultracondensadors també tenen una resistència interna relativament alta. Per tant, no necessàriament poden suportar gaire intercanvi de voltatge per corrent.
Després hi ha l'autodescàrrega: la rapidesa amb què es "fuga" energia d'un dispositiu d'emmagatzematge. Les úniques cel·les de NiMh són robustes, però s'autodescarreguen fins a un 20-30% al mes. Les cel·les de Li-ion redueixen això a més o menys un 2% al mes, depenent de la tecnologia específica de Li-ion, potser un 3% en alguns sistemes, depenent de la sobrecàrrega de monitorització de la bateria. Els ultracondensadors actuals baixen fins a un 50% de càrrega durant el primer mes. Això potser no importa en un dispositiu que es recarrega diàriament, però limita absolutament els casos d'ús de condensadors enfront de bateries, almenys fins que es creïn millors dissenys.
I com que en necessiteu tants, el cost actual dels ultracondensadors pot ser de 6 a 20 vegades superior al de les bateries. Si la vostra aplicació necessita una potència de sortida molt petita, sobretot amb sobretensions d'alta intensitat molt curtes, l'ultracondensador pot ser una opció. En cas contrari, no serà un substitut de la bateria en un futur proper.
Per a aplicacions d'alt corrent com els cotxes elèctrics, encara no és una consideració útil, de manera independent. Tot i que els sistemes que utilitzen ultracondensadors i bateries poden ser convincents, ja que les seves diferències són molt complementàries, l'alta transferència de corrent i la llarga vida útil del condensador versus l'alta energia/densitat d'energia específica de la bateria. I s'està fent molta feina per oferir ultracondensadors molt millors, així com bateries molt millors. Així que potser algun dia l'ultracondensador assumeixi més de les tasques típiques de la bateria.
article de: https://qr.ae/pCacU0
Data de publicació: 06-01-2026