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Eine der größten Nervensägen der schönen, neuen Smartphone-Welt ist seit ihrem ersten Tag der Akku. Während Dumbphones inzwischen laut Hersteller nur einmal im Monat Dosenfutter brauchen, rennt so mancher Smartphone-Besitzer förmlich von Anschluss zu Anschluss. Und das Schlimmste: Mit steigendem Alter nimmt die Laufzeit noch weiter ab. Doch warum ist die Stromsituation so prekär?

Akkupower von morgens bis abends ist für Heavy User leider immer noch keine Selbstverständlichkeit.
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de teaser
© AndroidPIT

Zunächst müssen wir einen Blick in den Akku hinein wagen. Wie bei allen Batterien funktioniert das mit dem Strom so, dass Elektronen mit einem Umweg über Euer Smartphone von der einen zur anderen Seite fließen. Irgendwann reicht die Spannung im Akku nicht mehr aus und damit kommt der Fluss zum Erliegen. Dann muss der Akku an ein Netzteil mit höherer Spannung angeschlossen werden und die Ladung fließt wieder zurück.

Wenn das in der Praxis so gut klappen würde wie in der Theorie, dann wäre alles wunderbar und wir hätten Akkus, die hundert Jahre lang gleich gut funktionieren. Leider spielen aber viele Störfaktoren eine wichtige Rolle dabei, diesem Plan in die Quere zu kommen.

Unruhe in der heilen Akku-Welt

Sammelpunkt der Lithium-Ionen eines aufgeladenen Akkus ist ein kristallines Gitter, meistens aus Graphit, am Minuspol. Dort werden die Ionen mit einem Elektron aus der Steckdose versehen und interkaliert (dem Pluspol wird indes ein Elektron entzogen), wodurch vermieden werden soll, dass sich die Lithium-Atome zu Kristallen verbinden. Letztere wären ungeladen und daher für den Stromfluss unspannend. Außerdem zerstören diese spitzen Kristalle das Graphitgitter und rauben damit anderen Li-Ionen Platz. Die Kapazität nimmt also ab.

akku schema
Schematischer Aufbau eines Li-Ion-Akkus / © Cepheiden, CC-BY-SA-2.0-de

Leider ist das Material auf Minus-Seite nicht sehr robust. Schäden treten besonders dann auf, wenn der Akku warm wird oder wenn er über eine bestimmte Spannung hinaus geladen wird. Denn dann nimmt die Teilchenbewegung der Ionen zu, beziehungsweise ihre Konzentration im Graphitgitter übersteigt einen kritischen Punkt. (Dann kann es auch zu den entzündlichen Kettenreaktionen kommen, die man gelegentlich auf YouTube findet.) Materialwissenschaftler beschäftigen sich mit dem Problem in der ganzen Welt, wie auch diese jüngste Studie aus New York zeigt.

Ist der Akku voll geladen, sollte seine Spannung bei rund 4,2 Volt liegen. Dies wird von einer Steuerungs-Elektronik genau überwacht. An dieser Elektronik erfolgte in den vergangenen Jahren einiges an Tweaking, mit dem die Lebensdauer einzelner Akku-Modelle vervielfacht werden konnte. Details dazu werden als Industriegeheimnisse geschützt, jedoch gibt es messbare Hinweise, dass die Lebensdauer der Akkus sich entscheidend über Höchst- und Tiefst-Spannung beeinflussen lässt (siehe unten). 

Am Pluspol gibt der Akku beim Entladen seinen Strom in den Smartphone-Stromkreis wieder ab. (Man beachte, dass Elektronen dem Strom entgegen fließen, daher aus dem Minuspol kommen.) In welchem Tempo er dies tun kann, hängt von seiner Leistungsdichte ab (angegeben in Kilowatt / Kilogramm). Damit verbunden ist auch die Fähigkeit des Akkus, entsprechend schnell aufgeladen zu werden. Das Ende des Entladevorgangs (Akku ist “leer”) wird ebenfalls von der Elektronik festgelegt. In der Regel sinkt die Spannung nicht weit unter drei Volt ab, da ansonsten das Material auf der Plus-Seite Schäden nimmt.

Android phone battery drain fix
© AndroidPIT

Warum hält mein Akku jetzt aber nur einen Tag?

Diese Frage lässt sich so einfach gar nicht beantworten, da hier viele Faktoren eine Rolle spielen. Zum einen werden die Materialien für Kathode und Anode (aber auch für den Separator, die Trennschicht zwischen den Polen) fortwährend weiterentwickelt, damit Energie- und Leistungsdichte steigen und ihr Verschleiß abnimmt. Um etwa die Zahl der Ionen zu erhöhen, die im Minuspol gespeichert werden können, (um also die Energiedichte zu steigern) wird derzeit intensiv an weiteren Materialien geforscht, die das bisher mehrheitlich eingesetzte Graphit ablösen sollen.

Solche Entwicklungen gehen allerdings recht schleppend voran. Das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung hat zwar eine Roadmap für die kommenden zwei Dekaden angefertigt, doch wann die für Elektrofahrzeuge bestimmten Innovationen im Smartphone Einzug halten werden, steht auf einem anderen Papier.

Verfall messen mit der Stoppuhr

Gemessen wird der Energie-Eintrag in dem Akku in Milliamperestunden, mAh. Der Strom, den ich per Ladegerät in den Akku gebe, wird wiederum in mA gemessen. Wenn man will, kann man also die Energiedichte des Akkus mit den Angaben auf dem Ladegerät und der Stoppuhr nachmessen: Wenn ich ein Ladegerät an mein Nexus 4 anschließe, das mit 1 A lädt, dann habe ich nach anderthalb Stunden 1,5 Ah Ladung in den Minuspol geschoben. Wenn ich also nach einem Jahr merke, dass mein Akku bereits nach 45 Minuten “voll” ist, dann weiß ich, dass er in Wirklichkeit zu 50 Prozent kaputt ist.

Was man dagegen tun kann? Da die Hersteller genauso auf die Innovationen auf Hardware-Seite warten, wie ihre Kunden, (HTC formuliert es treffend: “Das Moorsche Gesetz trifft auf Akkus nicht zu”) geben sie fast ausschließlich Tipps, wie man Software-seitig der Steckdosen-Hatz Einhalt bieten kann.

Wie man merkt, sind die Tipps der Hersteller relativ ähnlich.

Guter Rat ist Mangelware

Hardwareseitig rät das durch die Industrie gesponserte Online-Portal Battery University dazu, den Akku nicht bei jedem Zyklus zu 100 Prozent aufzuladen. Messungen haben ergeben, dass die Zyklenzahl vervierfacht werden kann, wenn man stattdessen den Akku jedes Mal nur zu 75 Prozent lädt. In demselben Zuge hat man auch gemessen, dass die Zahl der möglichen Entladezyklen steigt, wenn der Akku nach einer partiellen Entladung (z.B. halb voll) wieder aufgeladen wird, weil man dabei tiefes Entladen vermeidet.

In weiteren Teilen der Serie wollen wir Euch mitteilen, welche Innovationen auf dem Akku-Markt zu erwarten sind. Auch erwarten wir Informationen von Samsung, LG, HTC und Co.

Top-Kommentare der Community

  • Matthias Priedigkeit 09.06.2014

    Sehr guter Artikel. Freue mich schon auf die Fortsetzung.

  • Frank K. 09.06.2014

    Diese ganzen Akkutipps...
    "Lade nur bis X Prozent und nie unter Y"
    oder
    "Immer komplett entladen, mindestens einmal die Woche"
    oder was immer man sonst so liest. Das halte ich einfach alles für Blödsinn. Ich lade jedes Gerät, dass ich habe, wann ich Bock dazu habe und die Möglichkeit. Ob bei 5, 50 oder 90 Prozent. Und meine Akkus halten wunderbar seit Jahren durch. Noch nie ist mir einer kaputt gegangen oder vorzeitig zu viel Kapazität verloren. Wer so was befolgt, macht sich das Leben doch nur noch schwerer. "Ab 30% laden und nicht über 70%" - Gratulation, ihr werdet diese permanent fehlenden 50% niemals irgendwann mit einer längeren Lebensdauer wieder raus holen. Wenn ich ein Smartphone mit 3.000 mAh besitze, will ich auch die vollen 3.000 mAh benutzen und nicht 1.500...

  •   30
    Sascha 09.06.2014

    "Wenn ich ein Ladegerät an mein Nexus 4 anschließe, das mit 1 A lädt, dann habe ich nach anderthalb Stunden 1,5 mAh Ladung in die Anode geschoben."

    1500mAh oder 1,5Ah wären richtig ;-)

  •   44
    Christoph V. 09.06.2014

    Der Artikel wäre doch genau der richtige Ort, wo Mapatace seine Behauptung von 3-5% Verlust pro Monat erläutern kann. Los geht's!

  • oknis 09.06.2014

    Ich lade meine Smartphones auch immer erst wenn der Akku mindestens unter 20% gefallen ist, meist sogar bei unter 10%, und lade sie dann grundsätzlich bis auf 100% auf. ;-)

57 Kommentare

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  • hab mein e975 uber ein jahr, bei täglichem laden über nacht. also bis 100%
    egal wieviel abends noch drin ist.
    und die laufzeit ist immernoch unverändert.

    zur richtigen behandlung der akkus...
    ich weiß jetzt nicht wie samsung und co das machen, gehe aber davon aus, das das akku Management etwa gleich sein wird.
    habe mit elexir mal beobachtet, geladen wird bis zimlich genau 4,2V.
    bei 1% rest stehen aber immernoch 3,63V da, was bedeutet das der akku sehr schonend behandelt wird, da er nur geringfügig unter die nennspannung von 3,7v entladen wird.

    vom modellbau kenn ich es so das die lipos bei entladung um die 3v sehr schnell abbauen, somit ist die entladung um 3v wie im artikel erwähnt schlicht falsch! !!


  • Sorry, aber in dem Artikel ist ein chemischer Fehler.
    der Pluspol ist die Kathode, und zwar aus dem Grund weil die Kationen (positiv geladenen Teilchen) zum Minuspol gehen.
    und da der Minuspol die Kationen anzieht heißt er Kathode.
    ist so auch auf wikipedia und anderen Internetseiten zu lesen:


    • Das ist zu 50 Prozent richtig. Während des Ladevorganges wandern die Li+-Kationen in das Graphitgitter, sodass der Minuspol die Kathode ist. Während des normalen Betriebs / Entladevorganges wandern sie zum Pluspol, da sie sich abwärts des Konzentrationsgefälles bewegen. Damit würden sich die Begriffe "Kathode" und Anode" also ständig umkehren. Danke aber für den Hinweis. Ich werde sie einfach entfernen. Dann hat die Verwirrung ein Ende.


  • Nun, so schlimm finde ich das nicht. Meine Telefone hatten bisher fast alle einen Wechselakku, so dass der bei Bedarf gefixed werden kann. Beim Find7A finde ich dieses VOOC äußerst nützlich, so kann man das Telefon mit 4.5A aufladen, kein Vergleich zu allem anderen was ich bisher gesehen habe.

    Wechselakku sollte schon Pflicht werden, rein auch aus dem Umweltaspekt, und selbst das SGS II hat einen und leistet immer noch sehr gute Dienste

    Grüße



  • Warum werden eigentlich keine LiPo's mehr eingesetzt? Sind diese doch viel leistungsfähiger als Li-Ion?


  • und was bringt bringt es jetzt erst recht, wenn man den Akku nur auf 75 Prozent aufläd und bei 50 Prozent wieder aufladen geht? :D da gebe ich lieber die 20 Euro für einen neuen Akku aus...


  • .... ich hab mein S3 mit einem 7200 mAh Accu aufgepeppt und nun ist Ruhe......!


  • Echt super Tipp von Samsung: Energiesparmodus aktivieren. Und ich dachte immer da geht der Akku noch schneller leer. Was für wichtiger Tipp (Ironie)!!!


    • bringt wirklich was, aber da ich den immer an habe geb ich nichtmehr viel auf Cpu Kerne und Ghz da der Prozessor eh immer gedrosselt läuft um Strom zu sparen.Wird das Handy auch weniger Warm und ist kaum langsamer.


  • Schöner Artikel. Freu mich schon auf die Fortsetzungen :-)


  • Dean G... von dir habe ich auch nichts anderes erwartet.Da haben sich ja die richtigen zwei gefunden.


  • Bedingungen waren Ladungen Max.80 % Minimum 20 %..Einmal im Monat sollte man ganz aufladen.Bei täglicher Aufladung.Alles schon mehrfach von mir so beschrieben.


    • Stimmt schon was du sagst aber wer macht das schon....dann besser mal nach nem jahr akku wechseln als sich immer nur mit 60% akku Kapazität behelfen.


  • @Christoph....das kann man nachlesen.Mehrfach im Netz so dokumentiert und auch unter welchen Bedingungen.Hatte ich alles schon mehrfach geschrieben.Wenn du und die die meinen sich darüber lächerlich machen zu können stattdessen mal sich die Mühe machen würden es zu checken wäre euch besser mit gedient.Im übrigen deckt sich das auch mit meinen eigenen Erfahrungen.Ich bin jemand der täglich laden muss.Nach 6 Monaten komme ich damit nicht mehr hin.Nach Ca.12-13 Monaten bin ich schon bei 3 Ladungen täglich angekommen.Das hatte ich mit allen drei letzten Geräte genau so gehabt.Punkt.Ansonsten kannst du mich mal.

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