Depende del tipo de eficiencia que buscas.
Los supercondensadores (algunos de estos días llamados ultracondensadores) y las baterías son cosas fundamentalmente diferentes. Un supercondensador, como cualquier otro condensador, almacena electricidad como carga electrostática. Una batería secundaria (recargable) almacena electricidad como alguna forma de energía química.
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Si bien una celda de iones de litio no tiene una curva de descarga perfectamente plana, es lo suficientemente plana durante la mayor parte de la vida útil de la celda para que funcione de manera bastante eficiente con reguladores de potencia.
El gran problema con los supercondensadores es que el voltaje cae linealmente. Eso es difícil de tratar en un regulador de potencia, y debe sobrediseñarlo para poder aumentar linealmente la corriente de entrada a medida que cae el voltaje, para entregar un voltaje / corriente constante en la salida. Afortunadamente, los supercondensadores pueden entregar corrientes muy grandes, por lo que en realidad es posible diseñar un convertidor de voltaje para un supercap que lo haga útil como fuente de energía, pero será más costoso.
Eche un vistazo a la caída inicial de los voltajes en el gráfico … eso es ESR, o resistencia en serie efectiva. Siempre hay algo de pérdida de energía debido a la resistencia efectiva de un condensador o batería, lo que conduce al calentamiento del dispositivo y es uno de los factores limitantes en la salida de corriente máxima. El ESR en los ultracondensadores modernos es más bajo que el ESR de las células secundarias típicas como el ion de litio. Entonces, en esto, el condensador es más eficiente.
La combinación de ESR y procesos químicos limita la velocidad a la que las baterías se pueden cargar y descargar. La mayoría de las baterías de iones de litio admiten 1 * C, algunas se pueden cargar hasta 2 * C con monitoreo de temperatura. Eso significa que una celda de 3000 mAh se puede cargar hasta 6000 mA, recargándose en tan solo 1/2 hora. El monitoreo de temperatura es crítico, ya que las temperaturas extendidas acortan drásticamente la vida útil de una batería de iones de litio. La potencia específica típica es del orden de 1000–3000W / kg. Y claro, algunas baterías especiales pueden entregar corrientes pico mucho más altas por un corto tiempo, tal vez tanto como 50 * C, pero aún no está viendo una carga completa funcionando mucho más rápido que 2 * C.
Los condensadores súper y ultra pueden cargarse muy rápido, a corrientes muy altas, y también descargarse muy rápido, proporcionando cientos, quizás miles de amperios durante un período de tiempo muy corto. Por lo tanto, está buscando un pequeño número de segundos para cargar, generalmente limitado por la fuente de carga. La potencia específica puede superar los 10.000 W / kg … un supercondensador bastante pequeño puede entregar 1000A + por un tiempo muy corto.
Gracias a la ESR y otros factores de calentamiento, ninguno es 100% eficiente. Puede perder del 10 al 25% de su potencia de entrada en la salida de una celda de iones de litio con un cargador típico, dependiendo de la velocidad del cargador. Una carga más lenta, también conocida como corriente de pico más baja, baja menos voltaje debido al ESR. Del mismo modo, se entrega más potencia en la salida si la carga es menor. Un supercondensador probablemente no esté perdiendo incluso el 2% de la energía almacenada en el uso típico.
Sin embargo, los supercondensadores pierden mucho en lo que respecta a la eficiencia del almacenamiento de energía. Los mejores ultracondensadores alcanzan aproximadamente 5 Wh / kg, mientras que las mejores baterías de iones de litio pueden alcanzar los 250 Wh / kg o más. Los supercondensadores aún no son útiles como reemplazos para las baterías de iones de litio en equipos típicos de consumo. De hecho, su principal ventaja hoy en día es como complemento de una batería, para entregar altas corrientes de pico durante tiempos muy cortos, imposible con una batería.
Los supercondensadores, sin embargo, ganan en la vida útil del dispositivo. Una batería de iones de litio típica para el consumidor dura aproximadamente 500 ciclos de carga / descarga completos. Las mejores baterías usadas en los autos eléctricos funcionarán con aproximadamente 5000 ciclos completos de carga / descarga. La vida de un supercondensador no es para siempre, pero puede esperar más de 100,000 ciclos de carga / descarga.
