Of het nou een smartphone is, of een computer, televisie, tablet, een smartwatch of andere wearable: geen enkel elektronisch apparaat kan zonder een krachtbron. Sommige apparaten sluit je aan op het lichtnet en worden zo voortdurend van stroom voorzien. Daar heb je voor de rest geen omkijken meer naar. Andere producten werken met een accu of batterij, waaronder mobiele telefoons. In dit artikel leggen we uit hoe een batterij in een smartphone werkt. Ook staan we stil bij de vraag hoe lang een batterij meegaat als hij opgeladen is, van welke factoren dat afhankelijk is en hoe je het maximale uit je accu kunt halen. Tot slot behandelen we onderwerpen als snellaadtechnieken, draadloos opladen en slimme oplaadsoftware. Kortom, een hoop zaken die we met jullie willen delen.
Even vooraf: de termen accu en batterij worden in dit artikel door elkaar heen gebruikt. Volgens de Nederlandse Van Dale is daar niets mis mee. Het woordenboek omschrijft een accu als “een toestel voor het opslaan van elektrische energie, om die op een andere tijd en een andere plaats weer te kunnen gebruiken”. Accu is immers een afkorting voor accumulator, wat simpel gezegd een energiereservoir is. Een batterij doet exact hetzelfde. De vorm kan echter sterk uiteenlopen, evenals de materialen waaruit ze zijn samengesteld. Dat bepaalt of je een batterij opnieuw kunt opladen, hoe efficiënt hij zijn werk doet, wat de levensduur is en hoe de energieopwekking plaatsvindt.
Hoe werkt een smartphone accu?
Zoals gezegd zijn er verschillende type accu’s. Deze kun je in twee verschillende categorieën indelen: wegwerpbatterijen en oplaadbare batterijen. Zoals de naam wellicht al suggereert, worden wegwerpbatterijen slechts één keer gebruikt en daarna weggegooid. Dit soort batterijen vinden we onder meer in horloges, gehoorapparaten en zaklampen. Oplaadbare batterijen kunnen daarentegen keer op keer hergebruikt worden door ze aan een externe spanningsbron of oplader te hangen. De chemische processen bij wegwerpbatterijen vinden in één richting plaats. Bij oplaadbare batterijen is er sprake van twee richtingsverkeer, want anders was het onmogelijk om ze op te laden en nieuwe energie op te slaan.
Alle smartphone accu’s werken volgens hetzelfde principe, namelijk met een plus- en minpool. Deze worden ook wel de anode en kathode genoemd. De anode is waar energie het apparaat verlaat. Elektrisch geladen deeltjes –ook wel elektroden genoemd– banen zich een weg door een apparaat, op zoek naar de tegenpool. Het afstaan van elektroden wordt ook wel oxidatie genoemd. De kathode is de pool waar een apparaat energie opneemt. Hier vindt een chemisch proces plaats dat reductie heet. Doordat reductie en oxidatie op hetzelfde moment plaatsvinden, wordt er stroom opgewekt en komt een smartphone ‘tot leven’.
Soorten accu’s
Er zijn allerlei soorten accu’s, afhankelijk van de chemische samenstelling. Het oudste type batterij dat voor mobiele telefoons werd gebruikt is de nikkel-metaalhybride (NiMH). Het nadeel van deze batterij was dat de zelfontlading –leeglopen zonder dat hij gebruikt wordt– erg hoog was. Bovendien kon hij ook slecht tegen extreme kou of hitte.
Li-ion batterij
Als oplossing werd de Lithium-ion batterij bedacht, of kortweg Li-ion. Deze kan niet alleen meer energie vasthouden (in jargon: een hoge energiedichtheid) en loopt bovendien ook een stuk minder snel leeg. Tevens is hij milieuvriendelijker en kent hij een langere levensduur in vergelijking met andere batterijen. Maar er kleeft een belangrijk nadeel aan dit type batterij: hij is erg kwetsbaar. Als er zuurstof bij de chemicaliën in dit type batterij komt, leidt dat tot zelfontbranding, een ontploffing of steekvlam. Uit voorzorg worden Li-ion batterijen daarom meestal vastgemaakt aan een smartphone.
De opvolger van de Li-ion is de Li-ion polymeer (Lipo). Deze kan nog meer energie afgeven dan zijn voorganger. Daarnaast kennen ze een nog kleinere mate van zelfontlading en zijn ze snel opgeladen. Hij is even ontvlambaar als de Li-ion batterij indien er zuurstof bij de chemische stoffen in de accu komt.
Hoe lang gaat mijn accu mee?
De vraag hoe lang het duurt voordat je je smartphone leeg is, is niet eenvoudig te beantwoorden. Dat is afhankelijk van een groot aantal factoren. De eerste factor ligt voor de hand: de capaciteit van de batterij. Het maakt nogal een verschil of een telefoon een 2500 mAh accu heeft, of een van 3000 mAh. De modernste vlaggenschepen hebben een batterij met grofweg tussen 3000 en 3500 mAh aan vermogen, maar er zijn ook uitschieters naar boven. Zo heeft de Oukitel K10000 een 10.000 mAh batterij. De Lenovo P2 huisvest maar liefst 5100 mAh onder de motorkap, de Alcatel PIXI 4 Plus Power 5000 mAh.
Meer power betekent echter niet automatisch dat hij ook langer meegaat. Dat is afhankelijk van de energiebehoefte van een mobiele telefoon. De grootste energievreter is zonder enige twijfel het scherm. Als je voortdurend spellen als Pokémon Go speelt, dan maakt je scherm overuren en wordt de accu een stuk sneller leeg getrokken. We hebben het dan over Screen-On Time, de tijd dat een scherm aanstaat. Ook de schermgrootte, schermresolutie, schermhelderheid, kleurweergave en schermtype hebben invloed op het stroomverbruik.
Accu energie vreters van de smartphone
Een toestel met een groter scherm heeft een groter oppervlak om van energie te voorzien en dus is de energiebehoefte groter. Een display met Quad HD resolutie vraagt meer energie dan een Full HD of 720p scherm. Als je de helderheid hoger zet om het scherm buitenshuis beter te kunnen lezen, kost dat uiteraard ook meer energie. Deze vlieger gaat ook op als je de kleurweergave opschroeft om meer verzadigde kleuren te krijgen. En LCD-schermen verbruiken meer energie dan OLED-displays, omdat deze achtergrondverlichting of backlight nodig hebben om te functioneren.
Je smartphone accu gaat ook sneller leeg als je Bluetooth gebruikt of tethering. Het is namelijk een wereld van verschil voor je batterij of je wel of geen draadloze verbindingen gebruikt. Als je telefoon met Bluetooth verbonden is met een smartwatch of andere wearable, kost dit stroom. Dat geldt ook als je NFC hebt ingeschakeld, een persoonlijke WiFi hotspot maakt (tethering) of de infraroodpoort gebruikt. Ook de speakers vragen om stroom, dus als je veel muziek streamt of video’s bekijkt is de accu ook eerder leeg. En veel en lang bellen is uiteraard ook niet goed voor het energieniveau van de batterij.
Energiebesparingstips
Er zijn allerlei manieren om het onderste uit de kan te halen. Moderne Android-telefoons draaien op Android 7.0 Nougat of Android 8.0 Oreo. Bij deze Androidversie is standaard de energiebesparingsmodus Doze geactiveerd. Hierdoor belandt je toestel in een soort van diepe winterslaap. Communicatie wordt tot een minimum beperkt doordat alleen prioriteitsberichten worden doorgelaten. Voorheen moest je smartphone een tijdje stil liggen voordat Doze in werking trad. Voortaan gebeurt dat op het moment dat het scherm op zwart gaat. Ook als je smartphone beweging registreert –in je broekzak of tas– doet Doze zijn werk.
Sony en Apple hebben eveneens hun eigen energiebesparingsmodus ontwikkeld: STAMINA en Ultra-STAMINA enerzijds en Energiebesparingsmodus anderzijds. STAMINA legt zaken als beeldverbetering, Bluetooth en GPS aan banden. Energiebesparingsmodus minimaliseert het aantal achtergrondprocessen, zoals het automatisch ophalen van e-mails. Met beide gaat je telefoon enkele uren langer mee.
Een aantal goede tips om de accu van je smartphone te ontzien
- Doe iets aan de scherminstellingen, bijvoorbeeld een lagere schermhelderheid, beperkte kleurweergave of nachtmodus.
- Schakel GPS, Bluetooth, NFC en andere draadloze verbindingen uit als je deze niet gebruikt.
- Leg het aantal achtergrondprocessen aan banden zodat niet alle geïnstalleerde apps op de achtergrond verversen.
- Zorg dat het besturingssysteem en firmware up-to-date zijn.
- Zet je geluidsprofiel op stil.
Voor nog meer tips lees je het artikel ‘Hoe kan je de accuduur van je smartphone verlengen?’.
Snellaadtechnologie
Het opladen van een accu nam vroeger veel tijd in beslag. Niemand keek er raar van op als hij twee uur of langer bezig was voordat zijn of haar smartphone weer was opgeladen. De nieuwste technologische hoogstandjes in onze smartphones vreten veel energie. Daardoor neemt onze energieconsumptie en –behoefte alsmaar toe. Fabrikanten spelen hier op in door grotere accu’s te ontwikkelen en energiezuinige componenten te ontwerpen (display, CPU, Bluetooth, etc.). Sommige bieden de mogelijkheid om een batterij los te koppelen en vervangen door een reservebatterij. Microsoft is één van de weinige producenten die dit doet.
Door al deze maatregelen gaat een batterij weliswaar langer mee, maar doet niets om de oplaadtijd te reduceren. Diverse fabrikanten hebben hier iets op bedacht: snellaadtechnologie. Het basisprincipe van al deze snellaadtechnieken is dat je je smartphone maar een korte tijd aan de oplader hoeft aan te sluiten zodat je hem daarna weer uren kunt gebruiken.
Het is goed om te beseffen dat opladen in twee fasen plaatsvindt. In de eerste fase krijgen ze grote hoeveelheden energie om zich op te laden. We hebben het dan over ruwweg 80% van de totale batterijcapaciteit. De resterende 20% wordt in een aanzienlijk lager tempo opgeladen om eventuele beschadiging te voorkomen. Als we het over een snellaadtechniek hebben, dan praten we over de eerste fase van het oplaadproces. Voor de tweede fase zijn nog geen technieken voorhanden om het opladen te versnellen.
De bekendste snellaadtechnologie is afkomstig van Qualcomm en heet Quick Charge. Deze maakt gebruik van een hoger voltage, wattage en ampère dan reguliere laders.
Even kort: hoe zat het ook al weer?
- Voltage is de hoeveelheid spanning die er op een aansluiting of oplader staat. In Nederland is dat 230 volt, maar in andere landen hanteren ze een ander voltage.
- Wattage drukt het vermogen uit van energie. Het geeft aan hoeveel joules per seconde een apparaat verbruikt. 2200 watt betekent dus 2200 joules aan energie per seconde. Als je één uur lang een apparaat van 1000 watt aanzet, verbruik je 1 kilowattuur (KWh).
- Ampère geeft aan hoeveel stroom er wordt verbruikt. Deze eenheid krijg je door het wattage te delen door het voltage. Bij een wattage van 2200 watt en een voltage van 220 volt, wordt er dus 2200 ÷ 220 = 10 ampère aan stroom verbruikt.
De snelste laders geven circa 10 watt energie af (5 volt x 2 ampère). Qualcomm bedacht een manier om het wattage te vergroten tot 15 watt door met een spanning van 9 volt met 1.67 ampère aan energie te laden. Hiermee was het naar eigen zeggen mogelijk om je smartphone tot 40% sneller op te laden in vergelijking met telefoons zonder Quick Charge. Deze techniek noemde Qualcomm Quick Charge 1.0 en stamt uit 2013.
In 2014 maakte Quick Charge 2.0 zijn debuut. Hiermee kon je je smartphone van energie voorzien door hem met een wattage van 20 watt op te laden. De chipfabrikant had dus een manier bedacht om het wattage op te voeren van 15 watt naar 20 watt (12 volt x 1.76 ampère). Hiermee zou je mobiele telefoon tot wel 75% sneller opgeladen zijn dan reguliere smartphones zonder snellaadtechniek.
Quick Charge 3.0
In 2015 verscheen Quick Charge 3.0 ten tonele. Deze werkt op geheel andere manier dan zijn voorgangers. In plaats van met maximum voltages en wattages te spelen, bedacht Qualcomm intelligente software die kan communiceren tussen de lader en de accu. Zodoende kan de batterij precies vertellen hoeveel volt en ampère hij op dat moment in de laadcyclus nodig heeft. Hij bestudeert en identificeert exact hoeveel energie een telefoon dus nodig heeft. Zo is je smartphone tot wel vier keer sneller opgeladen in vergelijking met andere smartphones en werkt hij 38% efficiënter en dus een stuk energiezuiniger dan de vorige snellaadversie. Tevens komt er hierdoor minder warmte vrij die de smartphone moet zien af te voeren.
Draadloos laden: WPC, PMA en WiPower
Je kunt op allerlei manieren je smartphone opladen. De meest gebruikelijke manier is met de bijgeleverde oplader. Heb je deze niet bij de hand of ben je veel op reis, dan is een powerbank een ideale oplossing. Dit is een externe batterij waar je je telefoon aan kunt hangen om hem op te laden.
Dan is er ook nog een derde optie: draadloos laden. De energieoverdracht vindt dan niet plaats door bekabeling die op het lichtnet is aangesloten. In plaats daarvan wordt energie overgedragen via een magnetisch veld. De wereldwijde standaard voor draadloos opladen wordt ook wel Qi technologie genoemd. Deze is ontwikkeld door de Wireless Power Consortium (WPC) en in 2009 officieel gelanceerd. In 2011 verschenen de eerste smartphones die deze techniek ondersteunden. Het consortium bestaat uit tal van fabrikanten die consumentenelektronica ontwikkelen, waaronder Nokia, Huawei, Philips en Texas Instruments.
Qi
Qi werkt met elektromagnetische inductie. Dat betekent simpel gezegd dat een energiebron elektriciteit opwekt en deze energie via een spoel overdraagt naar een tweede apparaat met gesloten elektrisch circuit. Je hebt dus een zender en ontvanger nodig. De zender moet je bestellen, de ontvanger is ingebouwd in mobiele telefoons van onder meer Samsung, Google, HTC en LG.
De Qi-standaard kan maximaal 15 watt aan vermogen leveren en is momenteel alleen beschikbaar voor apparaten die 5 watt of minder energie verbruiken. Opladen gaat hiermee aanzienlijk sneller dan op de traditionele manier: smartphoneladers genereren niet meer dan 5 watt vermogen. Laders die Qi-technologie ondersteunen kun je voor iedere smartphone gebruiken, ongeacht wie de fabrikant is. Dan moet het toestel wel draadloos opladen ondersteunen. Onder meer de Samsung Galaxy S6, Samsung Galaxy S6 Edge, Samsung Galaxy S7 en Samsung Galaxy Note 4 kun je draadloos opladen met de Qi-standaard.
PMA
Een ander consortium dat draadloos laden aanbiedt is de Power Matters Alliance (PMA). Deze werd in 2012 opgericht en heeft als doel om draadloos laden te promoten. In het bestuur zitten vertegenwoordigers van onder meer AT&T, Duracell, de FCC en Starbucks. Net als de WPC werkt de techniek van de PMA op basis van inductie.
WiPower
De derde standaard die meedingt om de grootste te worden is WiPower. Samsung, Qualcomm en de Alliance for Wireless Power (A4WP) ontwikkelen gezamenlijk deze techniek. In tegenstelling tot de WPC en PMA is deze niet gebaseerd op elektromagnetische inductie, maar magnetische resonantie. Daarbij wordt de magnetische kern van atomen omgezet in energie voor je smartphone. Deze techniek wordt al volop in ziekenhuizen gebruikt om de binnenkant van ons lichaam in kaart te brengen zonder daarvoor te hoeven snijden. Deze techniek heeft twee voordelen: je kunt hiermee meerdere apparaten tegelijkertijd opladen en kunnen op enige afstand van de lader gehouden worden. Bij de Qi- en PMA-standaard is direct contact tussen de lader en ontvangen noodzakelijk.
Slimme technieken
In de ideale wereld ontkoppel je je smartphone van de oplader zodra deze vol is. Doe je dat niet, dan staat er voortdurend spanning op de accu. Dat is niet goed voor de levensduur van de batterij. Vergelijk dit met een hardlopen: als hij klaar is met zijn rondje wil hij het liefst uitrusten en bijkomen van zijn inspanning, niet net zo lang blijven doorrennen totdat hij er bij neervalt. Bij een batterij is dat niet anders: als hij vol is, is het verstandig om de spanning er af te halen om hem niet te overbelasten.
Overigens is het niet rampzalig als je je smartphone de hele nacht aan de oplader laat hangen. Het klopt dat de levensduur inderdaad achteruit gaat als je dit structureel doet. Op lange termijn treedt er dan corrosie op en wordt de batterij aangetast. De meeste consumenten kopen echter gemiddeld iedere twee jaar een nieuwe smartphone. Volgens experts ondervind je pas veel later wat de nadelen van corrosie zijn voor de capaciteit van een batterij.
Qnovo Adaptive Charging
Bovendien zijn steeds meer opladers uitgerust met ‘slimme’ technieken: ze stoppen met laden zodra ze merken dat de accu vol is. Een goed voorbeeld hiervan is Qnovo Adaptive Charging. De software van Qnovo houdt voortdurend de staat van de batterij in de gaten. Als het nodig is wordt de hoeveelheid laadstroom naar boven of beneden bijgesteld. Op deze manier wordt de kans op schade aan de accu geminimaliseerd en de levensduur van de batterij verdubbeld. Deze techniek vinden we onder meer in de Sony Xperia X Performance.
Een andere slimme techniek die we bij smartphones van Sony terugvinden is Battery Care. Deze laadt de accu op tot 90% van zijn maximale capaciteit. Op dat moment wordt het oplaadproces gepauzeerd. Het resterende gedeelte wordt pas opgeladen op het moment dat je opstaat. Daarvoor kijkt hij naar het tijdstip waarop je alarm staat ingesteld. Hij weet hoeveel minuten hij nog nodig heeft om het laatste beetje op te laden en begint daarmee vlak voordat je wekker afgaat. Op het moment dat je opstaat is je toestel volledig opgeladen.
Op het internet zijn verschillende webwinkels terug te vinden die zich richten op de verkoop van losse onderdelen voor smartphones, waaronder accu’s. Ons advies is om nooit een imitatie-accu te kopen, maar toch echt van de fabrikant zelf. Dit heeft mede te maken met de werking en kwaliteit van de accu. Onder meer Coolblue verkoopt smartphone accu’s van de fabrikant voor de laagste prijs. De goedkopere accu’s leveren vaak niet de prestatie die wordt beloofd op de verpakking en zo zit je op deze manier nog met een snel leeglopende accu. Derhalve is ons advies om altijd een accu te kopen van de fabrikant zelf.
Motorola WX30 Batterij 300mAh 3.8V
accu voor uw Bose Soundlink Mini 2 Pack
