De capaciteit van accu’s in smartphones is vaak onderwerp van gesprek. Het moet namelijk altijd beter, maar dat mag dan weer niet door het toestel dikker te maken. Steeds meer fabrikanten bieden daarvoor de oplossing. Ze gebruiken een zogenaamde silicium-koolstofbatterij, maar wat is dat precies?
Elke kubieke millimeter van een apparaat wordt gebruikt voor hardware, helemaal als het om relatief kleine apparatuur gaat. Dan hebben we het bijvoorbeeld over smartphones of laptops. De batterij van zo’n apparaat is een ‘grootverbruiker’ qua ruimte, want zo’n accu is namelijk relatief groot. Hoe groter de capaciteit van zo’n batterij is, hoe langer je kan doen op een acculading, maar dat houdt natuurlijk een keer op.
Er kan niet zomaar een twee keer zo grote batterij gebruikt worden, om zo een dubbele accuduur te verkrijgen. Een apparaat moet daar intern wel ruimte voor hebben of hij wordt fysiek een stuk logger wat vaak niet gewenst is. Veel smartphones die nu op de markt zijn beschikken over een Lithium-Ion (Li-Ion) of Lithium-Polymeer (LiPo)-batterij. Die hebben al relatief hoge energiedichtheid, zodat er veel energie in kan worden opgeslagen. Dankzij de komst van silicium-koolstof-technologie wordt die energiedichtheid echter nog een stuk beter en dat is goed nieuws.
Verschil tussen Li-Ion en Li-Po
Het grootste verschil tussen een Li-Ion- en Li-Po-accu is het gebruikte elektrolyt. Dat is een mineraal wat gebruikt wordt in zo’n batterij. Bij Li-Ion-varianten gaat het om een vloeibare variant, waardoor geladen deeltjes zich van pool naar pool kunnen bewegen. De elektrolyt is tevens de stof die zorgt voor chemische reacties in een batterij. Daardoor geeft deze stroom af of wordt juist opgeladen.
Li-Po-accu’s zijn uitgerust met een elektrolyt in gel- of vaste vorm. Dat biedt als voordeel dat zo’n accu iets lichter is qua gewicht dan een Li-Ion-versie. Ook kun je zo flexibele vormen van batterijen maken en is de energiedichtheid iets hoger. Wel is de levensduur minder dan Li-Po-batterijen en ook zijn ze duurder om te produceren. Lithium-ion-batterijen zijn vaak te vinden in elektrische voertuigen of laptops, terwijl Lithium-polymeer-varianten vaak in smartphones, drones en wearables worden gebruikt.
Tijd voor silicium-koolstof-accu’s
Waar lithium-ion en -polymeer alleen gebruikmaken van de elektrolyt grafiet, is dat bij silicium (niet te verwarren met siliconen) een mix van grafiet en silicium. Daardoor is de energiedichtheid (in theorie) tot wel 50 procent beter. Dat betekent simpelweg dat je met een silicium-koolstofbatterij met dezelfde grootte een accuduur hebt van anderhalf keer die van een lithium-ion-batterij.
Heb je een smartphone met een conventionele 5000 mAh-batterij, dan kun je daar in theorie dus ook een 7500 mAh-exemplaar in dezelfde ruimte kwijt. Dan wordt het natuurlijk al snel interessant en verschillende smartphonefabrikanten gebruiken deze techniek al. Zo heb je het Chinese OnePlus. Hun meest recente vlaggenschip, de OnePlus 15, is uitgerust met een 7300 mAh-batterij. In China zijn verschillende OnePlus-toestellen op de markt, die zelfs zijn uitgerust met een 9000 mAh-exemplaar.
Ook andere Chinese partijen gebruiken al silicium-koolstofbatterijen, waaronder Oppo. Zo heeft de Find X9 Pro, Oppo’s flagship, een 7500 mAh-batterij toebedeeld gekregen. Realme kan vooralsnog gekroond worden tot koning van de dunne smartphones met een grote batterij. De Realme P4 Power is namelijk uitgerust met een batterij van 10001 mAh, terwijl het toestel slechts 9,2 millimeter dik is en 217 gram weegt.
Compact design en de hoge energiedichtheid zijn niet de enige voordelen van een silicium-koolstofbatterij. Zo zorgt deze technologie ervoor dat opladen een stuk sneller kan. De weerstand tijdens het snelladen is een stuk minder, waardoor opladen nog rapper gaat. Wel wordt dat soms beperkt door fabrikanten, omdat dat ook weer nadelen met zich meebrengt (zie hieronder). Daarbij is dit type accu een stuk duurzamer om te produceren, want de uitstoot van CO2 is flink minder dan het geval is bij andere type batterijen. Tot slot wordt zo’n batterij minder vaak opgeladen, omdat ‘ie langer meegaat op een lading en ook dat is natuurlijk een voordeel.
Nadelen zijn er ook
Deze nieuwe accutechnologie biedt niet alleen maar voordelen. Zo kan silicium tijdens het opladen flink uitzetten, wat voor een batterij natuurlijk nooit een goed idee is. Aangezien er ook koolstof wordt gebruikt is dit effect wel een stuk minder, maar toch blijft de anode gevoeliger voor opzwelling dan grafietanodes. Dat kan zorgen voor het ontstaan van kleine scheurtjes en interne slijtage, iets om zeker op te letten dus.
De productieprocessen en benodigde apparatuur daarvoor worden nog niet door veel partijen gebruikt, wat flinke kosten met zich meebrengt. Dat moet weer doorberekend worden in zulke accu’s, wat ze prijziger maakt dan Li-Ion- of Li-Po-varianten. Ook zorgt dat er simpelweg voor, dat er nog niet veel partijen zijn die er gebruik van maken, omdat er simpelweg nog weinig aanbieders zijn. Silicium-koolstofaccu’s worden van binnen ook sneller warm, wat uiteraard wel allemaal binnen de normen is van fabrikanten en nog steeds veilig is.
In welke producten verwachten we ze nog meer?
Of alle smartphonefabrikanten over gaan stappen naar zogenaamde Si-C-accu’s is nog de vraag. Dat heeft te maken met allerlei factoren, die elk fabrikant voor zichzelf moet afwegen. Samsung, de grootste speler op smartphonegebied, zou bijvoorbeeld al wel bezig zijn met testen van zulke batterijen. Andere fabrikanten waar je aan kunt denken zijn onder andere Apple en Google, spelers die nu nog kiezen voor het conventionele type accu. De Pixel 10 is de smartphone van Google met de grootste batterij ooit: 4970 mAh. Bij Apple is dat de 17 Pro Max, die is voorzien van een 4.832mAh-accu.
Dan zijn er nog allerlei andere productcategorieën te bedenken qua consumentenelektronica, waarin silicium-koolstofbatterijen ook fijn zouden zijn: tablets en laptops, maar bijvoorbeeld ook powerbanks. De tijd zal het leren, of we ook daarin Si-C-batterijen gaan zien.
In de auto-industrie wordt ook flink onderzocht of silicium-koolstof een oplossing kan zijn voor de grote accupakketten die gebruikt worden in elektrische voertuigen. Onder andere Porsche en General Motors zijn al jaren bezig met onderzoeken, gebruik en investeringen in deze techniek, net zoals bijvoorbeeld PoleStar en Mercedes-Benz.