Auf dem Think Next Event von Microsoft hat das israelische Unternehmen StoreDot ein neues Verfahren präsentiert, mit dem sich Akkus in kürzester Zeit aufladen lassen sollen. Zur Demonstration wurde ein Video veröffentlicht in dem der Akku eines Samsung Galaxy S3 innerhalb in unglaublichen 30 Sekunden von 29 Sekunden auf 100 Prozent geladen wird.
Möglich sollen dies biologische Nano-Halbleiter machen, die das Unternehmen selbst entwickelt hat und welche aus natürlich vorkommenden organischen Verbindungen bestehen. Genaue technische Details zur Funktionsweise der Nanodot genannte Technologie nennt das Unternehmen bislang nicht. Der im Video verwendet Prototyp hat noch die Größe eines herkömmlichen Laptop-Netzteils, für den Marktstart, der für das Jahr 2016 geplant ist, soll der StoreDot Schnellader aber deutlich kompakter werden.
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Zunächst bleibt unklar, ob das zur Demonstration verwendete Samsung Galaxy S3 tatsächlich mit einem Standard-Akku ausgestattet gewesen sein soll und es sich nur um eine neue Ladetechnik handelt, oder ob eine komplett neue Akkutechnologie zum Einsatz kommt. Für die Betrachtung der Machbarkeit, spielt dieser Unterschied jedoch keine wesentliche Rolle:
Ein Akku im herkömmlichen Sinne wird elektrisch geladen. Der Lithium-Ionen Akku eines Samsung S3 hat z.B. 7,8 Wattstunden. Nehmen wir einen Gesamtwirkungsgrad von 95 Prozent an, so muss eine Energievon 8,2 Wattstunden in den Akku geladen werden. Will man diese 8,2 Wattstunden in 30 Sekunden in den Akku jagen, muss eine Leistung von knapp 1000 Watt erreicht werden. Ein normales Notebooknetzteil liefert nur 40-60 Watt.
Nun wird man denken, ok mein Staubsauger hat weit mehr als 1000 Watt, wo ist das Problem? Das Problem liegt in den unterschiedlichen Spannungen. Ein Staubsauger wird mit 220 Volt betrieben, bei einer Leistung von 1000 Watt ergibt sich eine Stromstärke von gut 4,5 Ampere, die noch gut über normale Kabelquerschnitte transportiert werden können. Will man aber 1000 Watt in einen Akku laden, welcher mit einer Spannung von 3,7 Volt betrieben wird, muss ein Strom von 270 Ampere fließen. Würde man ein normales Handyladekabel mit 270 Ampere belasten, würde es binnen Sekunden verglühen. Um 270 Ampere sicher und ohne massive Verlustleistung (= Hitze) zu übertragen, sind Kupferleitungen von der Dicke eines Bleistiftes (Isolierung nicht mit eingerechnet) notwendig inkl. eines entsprechenden Steckersystems. Die wuchtigsten Steckverbindungen aus dem Bereich Modellbau sind nicht annähernd in der Lage 270 Ampere zu übertragen. Die einzige Möglichkeit die Stromstärke zu reduzieren wäre, die Akkuspannung zu erhöhen z.B. durch das in Reihe schalten vieler kleiner Akkus. Die dafür nötigen Spannungen liegen aber in einem Bereich, der die Nutzung eines Smartphones lebensgefährlich machen würde.
Unabhängig davon, ob es überhaupt möglich ist Akkus (oder Kondensatoren) zu entwickeln, die bei entsprechender Baugröße derartig schnell elektrische Energie aufnehmen können, ist es also aus heutiger Sicht und auch in Zukunft absolut unmöglich, ein Smartphone innerhalb von nur 30 Sekunden elektrisch vollständig zu laden.
Um Ladezeiten von 30 Sekunden zu erreichen bleiben nur chemische oder mechanische Verfahren, die den Austausch bzw. das Füllen mit Gasen oder Flüssigkeiten (mobile Brennstoffzelle im Test) vorsehen. Solche Verfahren sind zwar in der Entwicklung, werden aber noch lange nicht die Baugröße herkömmlicher Smartphone Akkus erreichen.
Was ist möglich mit elektrischen Akkus möglich?
Es wäre möglich in Smartphone hochstromtaugliches Lithium-Eisenphosphat Akkus zu verbauen. Solche Akkus lassen sich unter bestimmten Voraussetzungen in 5-10 Minuten auf gut 80 Prozent aufladen. Allerdings wären bereits dazu wesentlich dickere Kabel und Stecker nötig als der heutige Micro-USB-Standard. Die letzten 20 % hingegen lassen sich nicht wesentlich beschleunigen, denn die Lithium-Akkus werden in der zweiten Ladephase mit konstanter Spannung und sinkender Stromaufnahme geladen. Schnelle Ladezeiten haben jedoch auch Nachteile. Die Kapazität von Hochstrom-Akkus ist geringer und die Lebenswertung sinkt bei einer Ladung in nur 5-10 Minuten dramatisch. Doch die Akku Entwicklung macht in diesem Bereich Fortschritte und es erscheint durchaus möglich, dass eine Smartphone-Ladung unter einer Stunde bereits in wenigen Jahren die Regel ist.
Eine letzte Möglichkeit wäre die Verwendung von Kondensator (SuperCaps) die sehr hohe Ströme aufnehmen und abgeben können und gleichzeitig eine gegenüber Akkus deutlich höhere Lebenserwartung haben. Der riesige Nachteil ist jedoch, dass SuperCaps nur ca. 10% der Energiedichte herkömmlicher Lithium-Ionen Akkus erreichen.