De toekomst van smartphone-accu’s

Inmiddels draaien telefoonmakers hun handen niet om voor een telefoonaccu van 5.000 mAh, maar we vragen tegelijkertijd ook steeds meer van telefoons. Hoe beter de prestaties die nodig zijn, hoe meer energie dit vraagt. Hierdoor is ook zo’n relatief grote accu na een dag weer toe aan een oplaadbeurt. We maken inmiddels al decennialang gebruik van Lithium-Ion-batterijen, die steeds meer worden verbeterd voor smartphones.

Echter blijkt dat daar een limiet aan zit, want nog steeds gaan high end telefoons bij veelvuldig gebruik ongeveer een dag mee. Er wordt hard gezocht naar oplossingen voor het batterijprobleem. Dit zijn enkele mogelijkheden:

Anode-batterij

Hoewel Li-ion-batterijen (die nu vaak in telefoons te vinden zijn) grote verbeteringen lieten zien waar het gaat om batterijduur, hebben de grafiet anodes op de batterij ook zo zijn nadeel. Het absorberen van lithium gaat maar tot een bepaald maximum, dat bij de oude lithium-metalen batterijen dubbel zo hoog was. Daarom worden anodes nu gemaakt van siliconen, waardoor er weer efficiënter met de energie wordt omgegaan. In wearables komt deze technologie al vaker voor, maar het is een uitdaging om het duurzaam te maken. De siliconen zwellen soms op en hebben zo nadelige invloed op de batterij, maar langzamerhand wordt dit steeds vaker toegepast.

Vastere Li-ion batterijen

Op dit moment zijn de Li-ion batterijen die we gebruiken voorzien van een vloeibare elektrolyt. Wordt dit vervangen voor een vaste elektrolyt, dan maakt dit de batterij minder brandbaar en zorgt het ervoor dat de anodes meer watt aankunnen. Hierdoor is deze optie voor batterijen niet alleen beter voor de werking van de batterij, maar ook voor de veiligheid van mensen die met de batterij werken. Plus, het gebruik van een vaste elektrolyt betekent dat er niet meer ruimte wordt gebruikt, maar dat er wel twee keer zoveel capaciteit uit een batterij kan worden gehaald.

Nu wint deze technologie aan terrein, maar er wordt geschat dat deze pas in 2030 echt interessant wordt van de financiële kant en dus ook populairder zal worden onder telefoonmakers.

Batterij met grafeen

Samsung werkt momenteel aan een batterij met grafeen, die in een half uur volledig zou opladen. De eerste Samsung-telefoon die hiervan is voorzien zou dit jaar nog worden aangekondigd. Grafeen is effectiever in het doorsluizen van elektriciteit en het doet het dus ook nog veel sneller dan huidige batterijen. Aan de andere kant is dit wel een vrij nieuwe technologie, waarvan we nog moeten zien of het inderdaad vooral efficiënt is, of misschien toch zorgt dat een batterij erg snel aan vervanging toe is.

Batterijen met nano-draden

Een van de problemen waarmee smartphones al sinds dag één te kampen hebben, dat is het probleem van achteruitgang. Elke keer dat je je batterij oplaadt, wordt deze iets slechter. Nu is het pas bij een stuk of 500 keer opladen merkbaar, maar zeker als je elke dag oplaadt dan kom je daar zo aan. Studenten van de Universiteit van Irvine Californië denken daarvoor een oplossing in handen te hebben, namelijk in de vorm van nano-draden. Dit zijn extreem dunne draadjes die kunnen helpen bij het vervoeren en het opslaan van energie.

Het voordeel is dat ze dit jarenlang volhouden, maar het nadeel is dat draadjes die net zo dun zijn als een haar ook wat fragieler zijn. Wordt er echter van gouden draad gebruikgemaakt binnen een soort speciale overkapping, dan komt het nano-draad pas echt tot zijn recht. Dan kan een telefoon ineens drie keer zo lang mee.

De toekomst

Er is natuurlijk ook nog een andere optie voor het opwekken van energie, maar die vormen zijn vaak net even moeilijker te implementeren in de relatief kleine smartphone. Denk daarbij aan kinetische energie, dus energie die wordt opgewekt wanneer de mens in beweging komt. Het is echter moeilijker om dat op een juiste manier en op grote schaal over te brengen in telefonie. En uiteindelijk gaat het zeker niet alleen om telefonie. Ook Elon Musks Tesla is op zoek naar een betere accu voor zijn auto’s, en hetzelfde geldt uiteindelijk ook in de luchtvaart. Batterijen zijn duur, dus het is absoluut een item waar bedrijven flink in willen investeren. Tot die tijd zullen we het als het grote publiek waarschijnlijk nog even moeten uitzingen met de bekende lithium-ion-batterij.