O uso de grandes capacitores em vez de baterias apresenta vários desafios, principalmente devido às diferenças no armazenamento de energia e nas características de descarga entre capacitores e baterias. Os capacitores são projetados para armazenar e liberar energia elétrica rapidamente, mas normalmente têm densidades de energia muito mais baixas em comparação com as baterias. Isso significa que os capacitores podem armazenar menos energia por unidade de volume ou peso em comparação com baterias de tamanho semelhante. Portanto, embora os capacitores possam fornecer explosões rápidas de energia, eles não podem sustentar o armazenamento e a descarga de energia a longo prazo, necessários para muitas aplicações alimentadas por bateria.
Os capacitores armazenam energia acumulando carga elétrica em suas placas, enquanto as baterias armazenam energia por meio de reações químicas que ocorrem dentro de suas células. Esta diferença fundamental faz com que os condensadores tenham menor capacidade de armazenamento de energia em comparação com as baterias. As baterias podem armazenar quantidades significativas de energia durante longos períodos e liberá-la gradualmente, tornando-as adequadas para aplicações que exigem fornecimento de energia sustentado ao longo do tempo, como em eletrônicos portáteis, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia de rede.
Embora os capacitores e as baterias tenham finalidades diferentes no armazenamento de energia, há limitações no uso de capacitores como substitutos diretos das baterias. Os supercapacitores, que são um tipo de capacitor com maior capacitância e densidade de energia que os capacitores convencionais, ainda apresentam limitações em relação às baterias. Uma grande limitação é a sua densidade de energia, que é inferior à das baterias. Isto significa que os supercapacitores não podem armazenar tanta energia por unidade de volume ou peso como as baterias, limitando a sua aplicação em dispositivos ou sistemas que consomem muita energia.
Os supercapacitores também apresentam taxas de autodescarga mais altas em comparação às baterias. Isto significa que perdem a energia armazenada mais rapidamente ao longo do tempo quando não estão em uso, o que pode ser uma desvantagem em aplicações que requerem armazenamento de energia a longo prazo sem recarga frequente. Além disso, os supercapacitores normalmente operam em tensões mais baixas em comparação com as baterias, o que pode limitar sua compatibilidade com determinados dispositivos ou sistemas eletrônicos que exigem níveis de tensão mais elevados para operação.
Embora os capacitores não possam substituir totalmente as baterias em todas as aplicações devido às suas limitações de armazenamento de energia, eles podem complementar as baterias em determinados cenários. Os capacitores são excelentes para aplicações que exigem armazenamento e liberação rápida de energia, como em sistemas de frenagem regenerativa em veículos, onde capturam e armazenam energia durante a frenagem para uso imediato. Os capacitores também são usados em conjunto com baterias em sistemas híbridos de armazenamento de energia para melhorar o fornecimento e a eficiência de energia. No geral, embora os capacitores tenham vantagens distintas em aplicações específicas, eles não podem substituir totalmente as baterias devido a diferenças na capacidade de armazenamento de energia, características de descarga e requisitos gerais de desempenho.