Es gibt wohl wenig Nervtötenderes als einen leeren Smartphone-Akku. Gerade durch die Nutzung vieler leistungsintensiver Apps geben Mobiltelefone immer schneller den Geist auf. Dank Virtual- und Augmented-Reality-Anwendungen, der vermehrten Nutzung mobiler Videodienste und Elektroautos dürfte sich das in naher Zukunft kaum ändern.

Kein Wunder, dass Forscher mit Hochdruck an neuen Akkus arbeiten. Doch die "Superbatterie" ist noch Zukunftsmusik. Momentan bleibt Wissenschaftern und Hardware-Herstellern nicht viel übrig, außer vom gängigen Modell des Lithium-Ionen-Akkus auszugehen. Hier gibt es jedoch ein paar vielversprechende Ansätze, um mehr Leistung zu generieren, wie "Wired" analysiert.

Silizium statt Graphit

Eine gängige Lithium-Ionen-Batterie besteht aus einer negativen Elektrode, wobei meist Graphit verwendet wird, einem Elektrolyt, einer positiven Elektrode aus Lithium und einem Separator. Ein Ansatzpunkt ist die negative Elektrode: Statt Graphit könnten etwa Silizium-Nanopartikel zum Einsatz kommen.

Silizium-Elektroden sind in der Lage, mehr Lithiumatome aufzunehmen, was wiederum zwei Möglichkeiten eröffnet: entweder kleinere Akkus – also mehr Platz für andere Hardware im Smartphone – oder gleich große Akkus, die mehr Leistung haben. Daran forscht etwa die Firma Sila Nano, deren Akkus in der ersten Generation zwanzig Prozent mehr Leistung aufweisen sollen. Erste Batterien dieser Art sollen schon Anfang 2019 erscheinen.

Lithiumtitanate

Graphit könnte jedoch auch mit Lithiumtitanat ausgetauscht werden, diese Batterievariante hat allerdings einen schlechten Ruf. In den 1980er-Jahren kam es zu zahlreichen Entzündungen und einem Rückruf dieser Akkus, die damals von Moli Energy hergestellt wurden. Das hat lange dafür gesorgt, dass Forscher diesen Weg zu mehr Akkuleistung links liegenließen. Das Interesse ist jetzt wieder gestiegen.

So berichteten Forscher der Yale University erst vergangene Woche von einem Ansatz, der als "deep cycling" bekannt ist. Dabei wird versucht, möglichst viele Lithium-Ionen in der Batterie zu nutzen, indem das Elektrolyt mit Lithiumnitrat angereichert wird. Dadurch wird die Leistung des Akkus massiv gesteigert. Allerdings sind die Batterien mit Lithiummetallen als Anode nach wie vor instabil, was einer Massenproduktion naturgemäß im Weg steht.

Am Elektrolyt herumbasteln

Der Schlüssel zu mehr Batterieleistung liege nicht bei Anode und Kathode, sondern beim Elektrolyt, sagt Ionic-Materials-Chef Mike Zimmerman. Dieses kann beispielsweise aus Keramik oder Glas bestehen. Das sorgt für bessere Beständigkeit gegen höhere Temperaturen und theoretisch auch für größere Kapazität. Das könnte nicht nur bei Smartphones, sondern vor allem bei E-Autos zum Einsatz kommen.

Doch die Entwicklung läuft auch hier erst an. Der Autobauer Toyota musste etwa eingestehen, dass es hier noch gröbere Probleme zu meistern gilt. Nissan bezeichnete das Entwicklungsstadium als "praktisch bei null".

Gut Ding braucht Weile

Kurzum: Bis deutlich bessere Akkus erscheinen, werden noch viele Lithium-Ionen hin- und herschwirren. Hoffnungsschimmer gibt jedoch zur Genüge. Es sind ausreichend viele verschiedene Ansätze vorhanden, um eine konstante Verbesserung der Smartphone-Batterien zu garantieren. Es wird also – wenn auch langsam. (red, 23.5.2018)