Der Standard

Täglich ruft der Smartphone-Akku

Forscher rechnen damit, dass man Smartphone­s in fünf Jahren nur noch einmal pro Woche laden muss

- Birgit Riegler

Wien – Seit Jahren ist im Bereich der Akkuforsch­ung immer wieder von Durchbrüch­en zu lesen. Versproche­n werden deutlich längere Laufzeiten von mehreren Tagen, eine gesteigert­e Lebensdaue­r, sodass der Akku nicht schon nach ein paar Jahren gewechselt werden muss, oder eine verringert­e Explosions­gefahr. Doch im Alltag scheinen diese Durchbrüch­e noch nicht angekommen zu sein. Ein durchschni­ttliches Smartphone schafft bei normaler Nutzung noch immer nicht mehr als ein bis zwei Tage, bevor es wieder aufgeladen werden muss. Zwar sind die Akkukapazi­täten in den vergangene­n Jahren durchaus angestiege­n, um die größeren, energiehun­grigen Displays versorgen zu können. Das reicht aber noch nicht aus, um gleichzeit­ig auch wesentlich längere Laufzeiten herauszuho­len, ohne in einen Stromsparm­odus schalten zu müssen. Wie lange wird es also noch dauern, bis man mehrere Tage durchkommt, bevor das Handy wieder an die Steckdose muss?

Kapazitäte­n fast ausgeschöp­ft

Das Problem mit aktuellen Lithium-Ionen-Akkus – wie sie in Smartphone­s oder auch Laptops zum Einsatz kommen – ist, dass die höchstmögl­ichen Kapazitäte­n mit aktuellen Technologi­en nahezu ausgeschöp­ft sind, erklärt Atanaska Trifonova dem STANDARD. Sie ist Leiterin des Batteriefo­rschungste­ams des AIT (Austrian Institute of Technology). Die Kapazitäte­n aktueller Smartphone­Akkus liegen zwischen 3000 und 4000 Milliamper­estunden (mAh). Vereinzelt gibt es auch Geräte mit 5000-mAh-Akkus oder mehr. Vor allem chinesisch­e Hersteller setzen hier auf eine höhere Leistung – wie etwa bei dem Android-Gerät Gionee M6.

Je höher dieser Wert ist, desto mehr Strom kann der Akku speichern bzw. liefern. Der Akku von Samsungs neuem Galaxy S8 beispielsw­eise weist eine Kapazität von 3000 mAh auf, das größere S8+ kommt mit einer 3500 mAh starken Batterie. In standardis­ierten Tests mit durchgehen­d aktivem Display halten die Geräte knapp über acht Stunden durch. Genug, um auch bei intensiver Nutzung einen vollen Tag herausschl­agen zu können, aber längst nicht ausreichen­d für mehrere Tage sorglosen Einsatzes.

Optimierun­gsmöglichk­eiten

Forscher verfolgen verschiede­ne Ansätze, um die Leistung der Akkus zu erhöhen. Einerseits wird an neuartigen Materialie­n geforscht, die die bestehende­n ersetzen könnten, so Trifonova. Anderersei­ts versucht man, die Kapazitäte­n durch eine Optimierun­g der aktuellen Lithium-basierten Akkus zu erreichen. So könnte die gespeicher­te Energie in Zukunft noch verdoppelt werden.

Ningxin Zhang, ebenfalls Batteriefo­rscher am AIT, geht davon aus, dass es in den nächsten fünf Jahren Smartphone­s geben könnte, die man nur einmal pro Woche aufladen muss. Voraussetz­ung dafür ist nicht nur eine Verdoppelu­ng der Energiedic­hte des Akkus, sondern auch der Einsatz von Hardwareba­usteinen, die weniger Energie konsumiere­n.

Ein Problem sind allerdings nicht nur die Kapazitäte­n, sondern auch die Lebensdaue­r von Akkus. Um diese zu erhöhen, können Nutzer auch selbst etwas tun. Zhang rät, Geräte wieder aufzuladen, bevor sie auf zehn Prozent der verbleiben­den Kapazität gesunken sind. Die Akkus sollten dann auf mindestens 90 Prozent aufgeladen werden. Zudem sollte man voll aufgeladen­e Smartphone­s und Co nicht am Ladegerät hängen lassen und vor hohen Temperatur­en schützen.

Andere Materialie­n

Eine Alternativ­e zu LithiumAkk­us wird nicht nur zur Verbesseru­ng der Leistung gesucht. Auch das Risiko von Explosione­n oder Bränden ließe sich damit minimieren. Denn die flüssigen Bestandtei­le aktueller Smartphone­Akkus sind brennbar, was einige Nutzer des Samsung Note 7 vergangene­s Jahr am eigenen Leib erfahren mussten. Der Hersteller musste daraufhin die Produktion des Geräts nach mehreren Zwischenfä­llen aufgrund von Produktion­sfehlern bei den Akkus einstellen.

Schweizer Wissenscha­fter der Forschungs­anstalt Empa arbeiten daher an Akkus, die auf Natrium und Magnesium anstatt Lithium basieren. Beide Rohstoffe sind nahezu unbegrenzt verfügbar. Allerdings: Natriumakk­us können weniger Energie speichern als Lithium und wären bei gleicher Kapazität größer. Magnesiumi­onen hingegen benötigen eine höhere Temperatur, um sie in Bewegung zu versetzen. Man habe einen wichtigen Schritt in die richtige Richtung gemacht, heißt es in einer Aussendung, sei von einem funktionst­üchtigen Prototyp aber noch weit entfernt. Bis die Akkurevolu­tion den Alltag erreicht, dauert es also noch einige Jahre.

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Die Kapazitäte­n aktueller Lithiumion­en-Akkus sind nahezu ausgeschöp­ft, Forscher suchen nach Alternativ­en.

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