Neue Akkutechnologien - es kommt auf die Größe an

[MSSaar]

Akkulaufzeit kann man bei einem Smartphone nie genug haben. Auch wenn sich die Hersteller immer mehr Tricks ausdenken, um Strom zu sparen, macht das die immer energiehungriger werdenden Prozessoren nicht wett.

Bei den Akkus gibt es den Aspekt Größe 2 mal. Einmal im ursprünglichen Sinne von äußeren Abmessungen. Eine weitere Bedeutung ist die Kapazität, also wie viel Energie die Batterie speichern kann. Es ist klar, dass jeder natürlich Akkus mit mehr Energie haben will. Die Schwierigkeit für die Hersteller besteht darin, viel Energie in möglichst wenig Raum unterzubringen.

Dazu gibt es aktuell 2 Techniken, die kurz beschrieben werden. Mehr dazu, wie z. B. zu Problemen durch die auftretende Wärme, findet ihr bei den Quellen über die entsprechenden Links.

1. Silizium Kohlenstoff (SiC) Akkus (a)

Bei dieser Technologie wird in der Anode das bisher verwendete Graphit durch Silizium ersetzt. Graphit braucht sechs Teilchen, um einen Ladungsträger aufnehmen zu können. Wenn im aufnehmenden Pol Silizium verwendet wird, kann ein einziges Teilchen vier Ladungsträger aufnehmen. Dieses sorgt für den großen Platzvorteil der Akkus mit Silizium Anoden.​

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2. Stapel-Akkus (stacked batteries) (b)

Durch den Vorgang der Lamination werden Anoden- und Kathodenschichten Z-förmig gefaltet. Man erreicht damit die dringend benötigte höhere Energiedichte und bekommt mehr Platz, indem man Zellen stapelt.​

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Die SiC Methode ist (bis jetzt) fest in chinesischer Hand. Aktuell gibt es Geräte mit einem derartigen Akku bis 7 Ah. Doch damit ist das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht, man liest von Akkus der 8 Ah Kategorie (c).

Bei der Konkurrenz aus Cupertino und Korea scheint man mehr von der Stapeltechnik zu halten. Die Akkus der iPhone 15 Reihe scheinen schon mit dieser Technik ausgerüstet zu sein. Bei Samsung ist man noch im Entwicklungsstadium (d), obwohl es auch Meldungen gibt, nach denen im S26 SiC Akkus zum Einsatz kommen könnten (e).

Was haltet ihr von den neuen Akkus? Segen und Heilsbringer, oder seht ihr auch Nachteile? Soll oder muss euer neues Handy einen größeren Akku haben, oder ist es euch relativ egal?

Quellen:
(a): Leistungsfähige Anoden aus Silizium
(b): Was ist ein gestapelter Smartphone-Akku?
(c): Xiaomi phone batteries could soon be bigger than any Galaxy phone — here’s what we know
(d): Samsung’s new tech could improve battery life with Galaxy S26
(e): Galaxy S26 may use silicon-carbon battery and start a revolution in 2026

 

[MSSaar]

Der Fortschritt bei den Akkus scheint darin zu bestehen, Kohlenstoff in der Anode durch andere Materialien zu ersetzen.

Nachdem die Chinesen erfolgreich Kohlenstoff durch Silizium ersetzt haben, haben Forschende in Südkorea entdeckt, dass Nanopartikel aus Zinn auch erfolgreich die Energiedichte erhöhen, also mehr Kapazität bei weniger Volumen. Dabei erreicht ein derartiger Akku mehr als 1500 Ladezyklen.

Wo kommen die Entwickelnden her? Südkorea? Das erinnert mich an irgendeine komische Firma, die Smartphones und anderes herstellt ...

Artikel bei Notebookcheck

 

[Cheep-Cheep]

@MSSaar LG ist wieder zurück auf dem Markt?

 

[Otandis_Isunos]

Gibt ja noch weitere spannende Technologien im Bereich Akku. Beispielsweise der Natrium-Ionen-Akku.

Wahrscheinlich aber nur in E-Autos relevant, genauso wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC-Zellen).

 

[DerKomtur]

...z.B....
Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator – Wikipedia
Nickel-Zink-Akkumulator – Wikipedia

 

[MSSaar]

Das mit den Zink Kohle Batterien war der Duracell Hase.

 

[DerKomtur]

Stimmt.
Früher war der Hase ein "Zappelphillip", heute würde man "Hypoeraktivitätsstörung" dazu sagen....

 

[MSSaar]

In den Meldungen zum Samsung S26 taucht eine neue Technik auf, mit der Samsung zu den Chinesen aufholen will. Diese nennt sich "SUS CAN" und bedeutet, dass der Akku in einer Hülle aus Edelstahl steckt. So ganz habe ich nicht verstanden, wie eine äußere Hülle innen mehr Kapazität und weniger Größe bringen soll, dazu noch schnelleres Laden. Außerdem soll ein Anschwellen des Akkus verhindert werden.

Man hat eine Anleihe bei Apple genommen, dessen iPhone 16 Pro so einen Akku verbaut hat, das Max hat einen konventionellen. Dazu gibt es auch ein Bild.

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Leider habe ich nichts im Netz gefunden, ob es außer Edelstahl außen noch eine Besonderheit an der Technik gibt.

Quelle mit Bild: AndroidAuthority

 

[maik005]

@MSSaar

SUS CAN“-Batterien sollen Schwellungsprobleme verringern und dazu beitragen, die künftigen EU-Vorschriften einzuhalten, die bis 2027 vom Benutzer austauschbare Batterien vorschreiben.

Daher wohl.
Ist für den Laien dann sicherer beim Wechsel.

 

[DerKomtur]

Außerdem soll ein Anschwellen des Akkus verhindert werden.

Naja, eher "unterdrücken" als verhindern.....
Sony hat vor vielen Jahren auch mal gemeint, die Kapazität je Volumen erhöhen zu können, in dem sie die Trennschicht von Anode und Kathode dünner gemacht haben. Dann kam Feuchtigkeit und Vibrationen dazu.....
Der Effekt war eine Tauschorgie von Notebook-Akkus, mit und ohne Rauch....

 

[MSSaar]

Neuigkeiten von der Akkufront bei Samsung.

Samsung setzt voll auf die all-solid-state-battery (ASSB) Technologie. Für seine Festkörperakkus hat Samsung einen Durchbruch bei den Elektroden erreicht und nutzt Trockenelektroden. Dadurch werden mehr Sicherheit, Ausdauer und Energiedichte erreicht.

Wenn alles nach Plan läuft, könnte es 2027 erste Ergebnisse geben, ein genauer Zeitplan liegt aber nicht vor.

Weitere Infos bei GizmoChina.

 

[IceMan]

Schon krass in welcher Richtung und schnellen Zeit sich jetzt die Akku Technik entwickelt

OnePlus 16 könnte extra großen 9.000mAh-Akku mit Stahlhülle wie im iPhone 16 Pro Max bekommen

 

[MSSaar]

Silizium scheint der Stoff der Zukunft für die neuen Akkus mit viel Kapazität zu sein.

Zuerst wurde nur ein Teil des Anodenmaterials von Kohlenstoff auf Silizium geändert. Jetzt soll der Silizium Anteil insgesamt vergrößert werden. Oppo hat als erstes 10% geschafft. Doch das war nur der Anfang, das mittelfristige Ziel soll bis 30% gehen.

Für OnePlus sind schon 9 Ah gemeldet, sie werden aber nicht die einzigen bleiben.

Quelle: PhoneArena

 

[schinge]

Anscheinend gibt es momentan wohl mindestens zwei Hindernisse, die gegen die generelle Nutzung von Silizium/Kohlenstoff-Akkus sprechen: Zum einen gibt es in den USA die Vorschrift, dass Geräte mit einer Akkuzelle über 20 Wh beim Transport und der Lagerung als Gefahrgut deklariert werden müssen. Zu anderen scheinen die Silizium/Kohlenstoff-Akkus schneller zu altern und über die ersten 2-3 Jahre gesehen mehr Kapazität zu verlieren, als Akkus, die auf den bisherigen Technoloogien basieren.

Here are the two reasons why silicon-carbon batteries aren't being used in more phones

 

[omah]

Danke für den Hinweis @schinge , woher kommen die Hinweise zu schneller Alterung und geschieht das temperaturunabhängig oder bei bestimmten Temperaturen?

 

[Lonely_Boz]

@schinge
ich kann den Artikel leider nicht ernst nehmen.
Dass Silizium schnelleren Kapazitäts Verlust hat, ist kein Geheimnis und min. seit 10 Jahren bekannt, da braucht man keinen Ingenieur fragen.
Was aber in Smartphones verbaut sind, sind natürlich keine reine Silizium Kohlenstoff Akkus, das ist nur Marketing.
Und mittlerweile gibt es eben verschiedene Technologien, um den schnelleren Kapazitätsverlust entgegenzuwirken.

Auf der Homepage von Vivo kann man z.B. einiges nachlesen und da vertraue ich eher dem Hersteller als so einen Artikel, wo der Infostand von vor min 10 Jahren ist.

Aber es stimmt, dass es keine Langzeit Tests gibt, das werden wir mit der Zeit sehen aber glaube kaum, dass sich Oppo Vivo oder Xiaomi ins eigene Knie schießen.

 

[MSSaar]

Auch wenn Silizium verwendet wird, ist nur ein geringer Anteil am Gesamtmaterial daraus, Oppo spricht aktuell von 10 % (#13). Außerdem wird im Grundlagenartikel zu SiC Akkus aus #1 beschrieben, dass man eine Lösung für das Ausdehnungs- und Wärmeproblem gefunden hat durch eine bestimmte Fertigungstechnik, Stichwort "Nanopartikel".

Aber wie schon erwähnt: abwarten.

 

[MSSaar]

Ich bin über einen Artikel gestolpert, der die Akkufrage zusammenfasst und zu bedenken gibt, dass dünne Smartphones mit 10 Ah Akku möglich sind, aber keine gute Idee sein könnten.

Träumen darf man ja davon, es gibt aber auch Gründe dagegen. Drei Aspekte werden thematisiert.

Regulierung:

Es gibt Grenzen beim Transport von Akkus. Insgesamt darf ein Akku 100 Wh haben, wobei eine Zelle auf 20 Wh begrenzt ist. Größere Akkus machen entsprechende Geräte zum Gefahrgut. Eine offensichtliche Lösung sind mehrzellige Akkus.​

Physik:

Sie stellt die größte Herausforderung für SiC Akkus dar. Silizium hat eine schlechtere Leitfähigkeit und dehnt sich stärker aus als Kohlenstoff. Dadurch wird mehr Wärme erzeugt und die mechanische Beanspruchung ist größer. Daher wird Kohlenstoff und Silizium in Kombination genutzt, um das Optimum herauszuholen.​

Die Qual der Wahl:

Die Akkutechnologie ist nur eine Seite der Gleichung, eine andere ist eine verbesserte Effizienz von Chipsätzen (und Displays usw.). Dazu kann die aktuelle Technologie intelligenter genutzt werden.​

Wofür entscheidet man sich? Größere Akkus, die ihre Leistung über einen längeren Zeitraum nicht halten können oder kleinere, die ihre Kapazität länger halten? Apple, Google und Samsung entscheiden sich zugunsten von Sicherheit und Langlebigkeit, einige Chinesen wählen bessere Daten.​

Ob die größeren Akkus wirklich weniger lange leben? Die Anzahl der genannten Ladezyklen hören sich nicht gerade schlecht an. Es wird sich zeigen, ob die längeren Ladeintervalle oder die häufigeren Aufladungen die Oberhand bekommen.

Artikel bei PhoneArena

 

[MSSaar]

Und noch eine knappe und gute Zusammenfassung zu SIC Akkus, diesmal von GizomChina.

Der Artikel behandelt 6 Punkte:

1. Grenzen der konventionellen Technik
2. SiC betritt die Bühne mit Vorteilen
3. Wie es aktuell funktioniert
4. Der Stand bei SiC mit dessen Verbreitung
5. Samsung und Apple sind vorsichtig, könnten aber folgen
6. Es kommt noch mehr, SiC ist nicht das Ende der Fahnenstange