Batterietechnik Akkus müssen nicht explodieren

Akkus sind heute die Achillesferse in modernen Smartphones. Start-ups weltweit arbeiten daran, dass Akkus schneller laden, länger halten und sicherer werden. Der Durchbruch könnte bald bevorstehen.

Feuer gefangen: Ein Samsung Note 7. Quelle: REUTERS

Sie sind oft leer, bevor der Tag vorbei ist. Sie brauchen ewig, bis sie geladen sind. Und jetzt explodieren sie auch noch reihenweise, ohne dass der Grund geklärt wäre. Keine Frage: Akkus sind heute die Achillesferse in modernen Smartphones. Während die Displays immer schärfer werden, die Prozessoren alle zwei Jahre doppelt so schnell, bleiben Batterien ein Ärgernis.

Doch das könnte sich bald ändern. Die großen Batteriehersteller und Start-ups weltweit investieren massiv in die Entwicklung neuer Akkus – damit sie länger laufen und sicherer werden. „Die Technologie schreitet sehr schnell voran“, sagt Professor Egbert Figgemeier, Experte für Batterien an der RWTH Aachen. Neue Materialien versprechen dreifache Fortschritte: Batterien speichern bald mehr Strom, lassen sich schneller laden und leben länger. Sie können gar bald Strom drahtlos untereinander austauschen.

Das ist aus Kundensicht auch dringend nötig. Fragt man die Nutzer von Apple, Samsung und Co., wie es die Marktforscher von IDC getan haben, dann ist der wichtigste Grund für die Auswahl des nächsten Handys: die Akkulaufzeit. Die jedoch ist begrenzt wie eh und je: Das iPhone 6 ist 50-mal schneller als das erste iPhone, der Akku liefert aber nur 1,3-mal mehr Strom.

So bleibt Ihr Akku länger fit
Mit den richtigen Tricks lässt sich die Akkuleistung maximal ausreizen. Hier ein paar Tipps, mit denen man eine optimale Leistung erzielt. Quelle: rtr
Schnelle Akkuladung dank Original-LadegerätiPads und andere Tablets haben größere Akkus als beispielsweise Mobiltelefone. Das Original-Ladegerät eines iPads bietet dabei eine Leistung von 2100mA, also etwa das Doppelte der Stromstärke, die ein typischer USB-Anschluss unterstützt. Diese zusätzliche Leistung macht sich auch bemerkbar. So ist das iPad mit dem Original-Ladegerät in etwa fünf Stunden aufgeladen, während es beispielsweise mit einem iPhone-5-Ladegerät gute zehn Stunden dauert. Dieses lädt nämlich nur mit etwa 1000mA. Was beim iPhone 5 noch nicht funktioniert hat, macht das iPhone 6 nun möglich: Mit einem iPad-Netzteil lädt das Gerät schneller. Im Gegensatz zum iPhone 5s holt es sich aus dem leistungsstärkeren Ladegerät mehr Energie. Quelle: REUTERS
Laden über einen USB-Port dauert längerGreift man zu einem USB-Reiseladegerät eines Drittherstellers, kann es auch bis zu 24 Stunden dauern, bis das iPad vollständig aufgeladen ist. Einige Ladegeräte enthalten zudem Schaltungen, die eine volle Leistung unterbinden. So bremst beispielsweise ein Original-Samsung-Ladegerät den Ladevorgang eines iPads aus. Genauso ist es umgekehrt. Auch das Laden über den USB-Anschluss eines Computers geht langsamer. Grund dafür ist, dass dabei der Ladestrom nur auf knapp die Hälfte oder noch weniger dessen steigt, was das Ladegerät für die Steckdose bereitstellen kann. Schädlich ist das Aufladen über einen USB-Port aber nicht. Der Akku wird zwar langsamer, aber auch schonender geladen. Quelle: dpa
Viele Handys müssen nicht an bestimmte LadegeräteDie meisten Handys brauchen dagegen keine speziellen Ladegeräte. Die kleinen Akkus werden auch mit anderen Geräten etwa gleichschnell vollständig aufgeladen. So ist ein iPhone 5 mit dem Original-Ladegerät in etwa zwei Stunden aufgeladen. Mit einem HTC-Reiseladegerät in zwei Stunden und vier Minuten, und mit einem Samsung-Ladegerät in etwa drei Stunden. Ein Tipp für iPhone-Besitzer, die es besonders eilig haben: Ist der Flugmodus aktiviert, lädt der Akku mitunter doppelt so schnell. Quelle: dpa
Die erste LadungDer erste Ladezyklus ist bei jedem Akku besonders wichtig: Dabei wird der Zustand des Akkus ermittelt. Wenn das Gerät zum ersten Mal aufgeladen wird, soll es für mindestens zwölf Stunden laden. Danach sollte man das Gerät so lange verwenden, bis dem Akku der Saft ausgeht. Quelle: obs
Langes Akkuladen erlaubtAkkus enthalten Schaltungen, die den Fluss der Energie steuern. Das ermöglicht einen durchgehenden Ladevorgang. Ist der Akku vollständig aufgeladen, achtet ein Batterie-Management-Controller darauf, dass der Akku nicht überladen wird. Lithium-Ionen-Akkus könnten dabei nämlich explodieren. Quelle: REUTERS
Akku gut behandeln und im Gerät lassenBehandelt man den Akku gut, wird man über viele Jahre Freude daran haben. Deshalb transportiert man den Akku am besten immer im Gerät und achtet darauf, dass der Akku keine Stöße von außen abbekommt. Im Inneren der Batterie befinden sich immerhin Chemikalien, die geschützt werden sollten. Lediglich bei Notebooks, die den ganzen Tag am Stromkabel hängen, sollte der Akku ausgebaut werden, damit dieser nicht überhitzt. Quelle: REUTERS
Lebensdauer durch komplettes Entladen erhöhenModerne Lithium-Ionen-Akkus haben kein Memory-Effekt-Problem, können also problemlos auch dann aufgeladen werden, wenn der Akku noch nicht vollständig leer ist. Dennoch empfehlen zahlreiche Hersteller, die Batterie des Gerätes mindestens einmal im Monat komplett zu entladen und anschließend wieder vollständig aufzuladen. Das erhöht die Lebensdauer des Akkus. Quelle: REUTERS
Akkus ersetzenEgal wie gut man jedoch seinen Akku behandelt, irgendwann lässt die Ladekapazität nach. Die Akkulaufzeit wird automatisch kürzer. Schuld sind chemische Veränderungen im Inneren der Batterie. So gibt Apple beispielsweise an, dass nach etwa 1000 Ladezyklen noch etwa 80 Prozent Akkuleistung zur Verfügung stehen. Andere Hersteller verweisen auf ähnliche Werte. Ein gebrauchter Akku darf nicht in den Müll geworfen werden, da er giftige Chemikalien enthält und zudem brennbar ist. Quelle: REUTERS

Doppelt so lange mobil surfen

Denn die Hersteller setzen seit 20 Jahren auf die gleiche Technik: Lithium-Ionen-Akkus. Sie haben jahrelang die Elektroden immer dünner, die Trennschichten in der Batteriezelle immer flacher gemacht. Die Strategie ist nun fast am Ende. „Die physikalischen Grenzen sind nahezu ausgereizt“, sagt Forscher Figgemeier. Und je dünner die Bauteile werden, desto größer die Gefahr, dass ein Kurzschluss entsteht und der Akku Feuer fängt. „Echte Fortschritte“, sagt Figgemeier, „bringen jetzt nur neue Materialien.“

Genau daran arbeitet beispielsweise das Start-up SolidEnergy in den USA, eine Ausgründung des Massachusetts Institute of Technology. Die Gründer wollen einen Akku für Handys, Drohnen und Elektroautos auf den Markt bringen, der doppelt so viel Strom speichert wie heutige Handyakkus: 400 statt 200 Wattstunden pro Kilogramm. „Wir können eine Batterie bauen, die halb so groß ist und trotzdem genauso lange hält“, sagt SolidEnergy-Gründer Qichao Hu.

Der Schlüssel dazu ist eine neuartige Anode, der Minuspol der Batterie, der Elektronen aufnimmt und den Strom aus der Batterie leitet. Bisher verwenden Hersteller zum Bau meist Graphit. Die SolidEnergy-Gründer haben das Material nun gegen eine Lithium-Metallfolie ausgetauscht, die deutlich mehr Energie speichert. Auch die Elektrolyte, die Substanz zwischen den Polen der Batterie also, haben die Forscher neu entwickelt.

Schon 2017 soll die neue Batterie zunächst für Smartphones auf den Markt kommen. Ähnliches haben zwar schon viele Batterie-Start-ups in den vergangenen Jahren versprochen – und sind dann doch an der Massenfertigung und den Kosten gescheitert. Doch der Akku von SolidEnergy soll sich mit herkömmlichen Maschinen bauen lassen – was den Markteintritt erleichtern dürfte.

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