Condensadores y baterías: ¿cuál es la diferencia?

Parece que las baterías y los capacitores hacen esencialmente lo mismo: ambos almacenan energía eléctrica para luego transferirla a la carga. Parece que así, en algunos casos, el condensador suele comportarse como una batería con una capacidad pequeña, por ejemplo en los circuitos de salida de varios convertidores.

Pero, ¿con qué frecuencia podemos decir que una batería se comporta como un condensador? De nada. La tarea principal de la batería en la mayoría de las aplicaciones es acumular y almacenar energía eléctrica en forma química durante mucho tiempo, para retenerla, de modo que pueda luego, rápida o lentamente, inmediatamente o varias veces, entregarla a la carga. La tarea principal del capacitor bajo algunas condiciones similares es almacenar energía eléctrica por un corto tiempo y transferirla a una carga con la corriente requerida.

Es decir, para las aplicaciones típicas de condensadores, normalmente no hay necesidad de mantener la energía durante el tiempo que suelen requerir las baterías. La esencia de las diferencias entre una batería y un condensador radica en el dispositivo de ambos, así como en los principios de su funcionamiento.Aunque desde el exterior para un observador desconocido puede parecer que deberían estar dispuestos de la misma manera.

Condensador (del latín condensatio - "acumulación") en su forma más simple: un par de placas conductoras con un área significativa, separadas por un dieléctrico.

El dieléctrico ubicado entre las placas puede acumular energía eléctrica en forma de campo eléctrico: si se crea un EMF en las placas utilizando una fuente externa diferencia de potencial, entonces el dieléctrico entre las placas se polariza porque las cargas en las placas con su campo eléctrico actuarán sobre las cargas ligadas dentro del dieléctrico y estos dipolos eléctricos (pares de cargas ligadas dentro del dieléctrico) se orientan para tratar de compensar con su total campo eléctrico, el campo de cargas que están presentes en las placas debido a una fuente externa de CEM.

Si ahora se apaga la fuente externa de EMF de las placas, la polarización del dieléctrico permanecerá: el capacitor permanecerá cargado durante algún tiempo (dependiendo de la calidad y las características del dieléctrico).

El campo eléctrico de un dieléctrico polarizado (cargado) puede hacer que los electrones se muevan en un conductor si cierran las placas. De esta forma, el capacitor puede transferir rápidamente la energía almacenada en el dieléctrico a la carga.

La capacidad del capacitor es mayor el área de las placas y mayor la constante dieléctrica del dieléctrico. Los mismos parámetros están relacionados con la corriente máxima que el capacitor puede recibir o dar durante la carga o descarga.

Batería (del lat. acumulo recolectar, acumular) funciona de una manera completamente diferente al capacitor.El principio de su acción ya no está en la polarización del dieléctrico, sino en procesos químicos reversibles que ocurren en el electrolito y en los electrodos (cátodo y ánodo).

Por ejemplo, durante la carga de una batería de iones de litio, los iones de litio bajo la acción de un EMF externo del cargador aplicado a los electrodos se incrustan en la rejilla de grafito del ánodo (en una placa de cobre) y, cuando se descargan, vuelven a el cátodo de aluminio (por ejemplo, de óxido de cobalto). Se forman enlaces. La capacidad eléctrica de la batería de litio será mayor cuanto más iones de litio se incrusten en los electrodos durante la carga y los dejen durante la descarga.

A diferencia del condensador, aquí hay algunos matices: si la batería de litio se carga demasiado rápido, los iones simplemente no tienen tiempo para incrustarse en los electrodos y se forman circuitos de litio metálico, lo que puede contribuir a un cortocircuito en la batería Y si agota la batería demasiado rápido, el cátodo colapsará rápidamente y la batería quedará inutilizable. La batería requiere una estricta observancia de la polaridad durante la carga, así como el control de los valores de las corrientes de carga y descarga.