Mythos und Wahrheit: Was dem Akku wirklich hilft

Akku-Technik: So funktionieren die Energiespender in Smartphone und Notebook

In Notebooks und Smartphones kommen Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer-Akkus zum Einsatz. Die Technik ist sehr ähnlich: Allerdings benötigt die Zellen im Li-Ion-Akku ein festes Gehäuse, während sich bei Li-Polymer die Zellen übereinanderstapeln lassen und damit die Form des Akkus besser ans Notebook- oder Smartphone-Gehäuse angepasst werden kann. Im Akku werden mehrere Zellen zusammengeschaltet, um eine höhere Kapazität und höhere Spannungen zu erreichen. Ein Notebook-Akku enthält meist vier bis acht Zellen, ein Smartphone- oder Tablet-Akku üblicherweise zwei Zellen.

In der Akkuzelle sind zwei Metall-Elektroden in einer leitenden Flüssigkeit (Elektrolyt) durch eine poröse Wand (Separator) getrennt. Stromfluss und damit Energie für das akkubetriebene Gerät entsteht durch die Bewegung von Elektronen und Lithium-Ionen zwischen den Elektroden. Beim Aufladen des Akkus pumpt das Netzteil Elektronen wieder zurück. Damit Sie unter Windows über den Ladestand und die Anzahl der Ladezyklen informiert sind, muss der Akku den Smart-Battery-Standard entsprechen, damit er diese Infos über den SMBus dem Betriebssystem mitteilen kann.

Akku-Zukunft: Womit Smartphones morgen laufen

Smartphone und Notebooks werden immer kompakter und leistungsfähiger – aber die Akkutechnologie hält damit nicht Schritt. Dass die Akkulaufzeiten der Mobilgeräte in den letzten Jahren nicht erheblich gesunken sind, liegt vor allem an sparsamer Hardware und energieeffizienter Software, weniger an verbesserten Akkus. Eine praktische Alternative zur bestehenden Lithium-Ionen-Technologie gibt es derzeit nicht: Die lange Zeit hoch gehandelte Brennstoffzellen auf Basis von Wasserstoff oder Methanol kamen nicht übers Prototypen-Stadium hinaus – zu teure Fertigung, zu geringer Wirkungsgrad und zu hohe Wärmeabgabe machten sie für Akkuproduzenten und Gerätehersteller unattraktiv. Auch Solarzellen plagt ein zu geringer Wirkungsgrad – es dauert sehr lange, einen Akku damit zu laden, sodass Solar-Ladegeräte höchstens als Zubehör für Outdoor-Fans interessant sind. Auch das Aufladen durch Muskelkraft oder Bewegungen des Gerätes reicht höchstens für den Notstrom aus, damit Sie noch ein letztes Telefonat absetzen können.

Deshalb forschen Wissenschaftler vor allem daran, den Lithium-Ionen-Akku effizienter zu machen: Verbessertes Material für die Elektroden der Akkuzellen sowie höhere Ladespannungen sollen die Energiedichte erhöhen und Ladezeiten verkürzen – so ließe sich aus immer kleineren Akkus die gleiche Laufzeit oder mehr Laufzeit aus Akkus gleicher Größe herausholen. Forscher an der Stanford-Universität haben beispielsweise eine Elektrode aus purem Lithium entwickelt statt des heute üblichen Graphits, das die Lithium-Ionen umgibt.

Das Start-Up Amprius liefert angeblich bereits Akkus an Smartphone-Hersteller: In seinen Akkus wird das Graphit durch Silizium-Nanopartikel ersetzt und damit eine 20 bis 50 Prozent höherer Energiedichte erzielt. Auch an Lithium-Schwefel-Akkus und Lithium-Luft-Akkus wird geforscht – deren Marktreife liegt allerdings noch in weiter Ferne.

(PC-Welt/ad)