Aplicación para los supercondensadores

El ejemplo práctico de un destornillador inalámbrico de 14.4 V ilustra el rendimiento de soluciones con EDLCs (en solitario), baterías de ion-litio (también en solitario) e híbridas (combinaciones de batería de ion-litio y EDLC) en términos de tiempo de carga, potencia y vida operativa.

Actualmente, los destornilladores inalámbricos incorporan mayoritariamente baterías de ion-litio porque son más ligeras y tiene mucha más capacidad que sus predecesoras, las de NiCd y NiMh.

Solución EDLC

En el test práctico, con cinco celdas EDLC 350F configuradas de serie y una tensión de carga de 13.8 V, se pudieron atornillar unos 40 tornillos para madera (4.5 x 40 mm) en una tabla (antes de tener que volver a cargar la herramienta). Con una corriente de carga de 20 A, el condensador se recargó completamente en unos 35 segundos. De esta forma se elimina la necesidad de electrónica de carga y sólo se requiere un regulador de tensión de final de carga.

Una ventaja de esta solución es que no hace falta un supresor de bajo voltaje, ya que todavía hay suficiente par de torsión, incluso cuando disminuye la velocidad de giro. Esto sucede porque los EDLCs son capaces de entregar muchas veces la corriente de las baterías y pueden soportar tensiones muy bajas sin deteriorarse. Permiten más de 100.000 ciclos de recarga.

Solución de batería de ion-litio

Con una batería de ion-litio con capacidad nominal de 1.5 Ah, fue posible atornillar alrededor de 250 tornillos para madera del mismo tamaño en la misma tabla. Tardó alrededor de una hora en recargarse totalmente.

Hay que tener en cuenta que todos los destornilladores inalámbricos de alta calidad tienen un supresor (cut-out) de baja tensión para proteger la batería. Como la profundidad de descarga (DOD) de una batería de ion-litio ronda el 70 por ciento, sólo se encuentran disponibles 1.05 de los 1.5 Ah. Si la batería se descarga más allá de este valor, se podría producir algún daño. Con el paso del tiempo, la capacidad nominal útil se va reduciendo y, en la práctica, puede resistir entre 150 y 200 ciclos de recarga.

Solución híbrida para los supercondensadores

En la solución híbrida, la batería de ion-litio de 1.5 Ah está emparejada con 15 25F EDLCs. En este caso, la herramienta eléctrica pudo atornillar unos 300 tornillos para madera en la tabla. El tiempo de recarga también se situó en una hora, pero la vida de la batería se dobló hasta los 400 ciclos de recarga y la DOD aumentó hasta alcanzar entre el 80 y el 90 por ciento.

Conclusión

Por lo mostrado en los test, la combinación de batería de ion-litio y EDLC proporciona mejores prestaciones con el mismo tiempo de recarga que una solución con la única presencia de batería, con el valor añadido de doblar la vida la vida de la batería e incrementar la DOD, lo que se traduce en un mayor rendimiento energético por descarga.

Por lo tanto, sólo queda ver cuándo se introducirá esta tecnología de supercondensadores en equipos alimentados por batería, como herramientas eléctricas.