Der größte Engpass bei Mobilgeräten: Wie lässt sich der Akku durchbrechen?
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Das amerikanische Technologieblog ReadWrite veröffentlichte vor kurzem einen Artikel, in dem der aktuelle Stand der in Mobilgeräten verwendeten Batterietechnologie analysiert wird. Das Blog ist der Ansicht, dass die zukünftige Entwicklung der Mobilbranche behindert werden könnte, wenn auf diesem Gebiet nicht so bald wie möglich ein Durchbruch erzielt wird. Nachfolgend der vollständige Text des Artikels: „Eines Tages in der Zukunft werden mein Körper, meine Taschen und mein Haus voller verschiedener intelligenter Geräte sein und ich kann fast alles in meinem Leben nur mit meiner Stimme, Gesten oder Fingerklicks steuern.“ Es war eine ziemlich coole Erfahrung – aber ich wurde das Kabelgewirr nicht los. Diese unansehnlichen Kabel machen diese sonst so schöne Szene schlagartig langweilig: Wenn ich vergesse, mein Telefon oder tragbares Gerät aufzuladen, oder wenn ich vergesse, Ersatzakkus und Ladekabel mitzunehmen, bin ich sofort wieder am Anfang – die Verbindung zwischen allen Geräten wird unterbrochen. Das ist so schade. In einer Ära rasanter Innovationen hat sich die Batterietechnologie nicht wesentlich weiterentwickelt. Große Unternehmen tun ihr Bestes, um diesen Mangel durch Workarounds auszugleichen. Doch Workarounds sind letztlich nur Workarounds und können das Problem nie vollständig lösen. Gleichzeitig werden immer mehr Geräte, Anwendungen und Zubehörteile mobiler, sodass sich ein kleines Ärgernis von heute morgen zu einem großen Problem oder sogar zu einem weitreichenden systemischen Problem entwickeln kann. Wenn die Welt der Zukunft tatsächlich auf Batterien angewiesen sein soll, hat die Menschheit noch einen langen Weg vor sich. Kurze Akkulaufzeit Wenn ich das Haus verlasse, weist mein Telefon mein Smart-Home-System an, alle Lichter im Raum auszuschalten. Meine Smartwatch vibriert auch, wenn ich Textnachrichten empfange. Dies sind keine wichtigen Informationen, daher mache ich einfach weiter. Ich ging zügig, da die Daten meines Fitnesstrackers anzeigten, dass ich letzte Nacht gut geschlafen hatte. Ich hatte es aber nicht eilig, denn die Information auf meinem Handy zeigte, dass der Bus 7 Minuten Verspätung hatte, sodass ich genügend Zeit hatte. Also habe ich mit meinem kabellosen Bluetooth-Headset einen Anruf eines Freundes entgegengenommen. Ich bin drahtlos mit jedem Teil meines Körpers verbunden und mein Smartphone ist das Herzstück von allem. Kurz darauf war meine Batterie leer. Also ging ich zurück ins Jahr 1989. Ich musste Papierkarten verwenden, um die Straßen zu überprüfen, musste Fremde in meiner Umgebung nach dem Weg fragen und musste über Münztelefone, die es fast nicht mehr gab, mit den Leuten in Kontakt bleiben. Ich ging in ein Café, wo ich mit PayPal bezahlen konnte, aber ich konnte die App nicht aktivieren, also musste ich ein paar Münzen aus meiner Tasche hervorkramen, um eine Tasse Kaffee zu kaufen. Endlich stand ich vor meiner Haustür, doch das Smart-Home-System hatte keine Ahnung. Ich musste also die Tür mit dem mechanischen Schlüssel öffnen und mich dann im Dunkeln zum Licht vortasten. Es war stockdunkel und meine Waden waren von den Stößen gegen verschiedene Möbelstücke mit blauen Flecken übersät. Auch wenn es mir schwerfällt, es zuzugeben: Das ist kein Zufall. Zum Glück bin ich meistens nicht weit von zu Hause entfernt. Doch internationale Reisende haben aufgrund neuer Vorschriften der Transportation Security Administration möglicherweise nicht so viel Glück. Ausländer, die in die Vereinigten Staaten fliegen, müssen vor der Sicherheitskontrolle sicherstellen, dass ihre elektronischen Geräte eingeschaltet sind. Wenn Sie zur Kontrolle ausgewählt werden und Ihr Telefon, Tablet, E-Reader oder anderes Gerät sich nicht einschalten lässt, kann Ihnen das Boarding verweigert werden. Stellen Sie sich vor, Sie wären in dieser Situation. Was würden Sie tun: Würden Sie Ihr Telefon wegwerfen, um ins Flugzeug zu steigen? Oder riskieren Sie, Ihren Flug zu verpassen, weil Sie nur eine Steckdose zum Aufladen Ihres Geräts suchen müssen? Was ist, wenn sich Ihr Ladegerät oder Ladekabel in Ihrem aufgegebenen Gepäck befindet? Dies sind alles sehr schwierige Entscheidungen, aber angesichts der aktuellen Batterietechnologie werden viele Menschen unweigerlich auf ähnliche Probleme stoßen. Keine Akkus, keine Mobilität Meistens habe ich ein Ladegerät, ein Ladekabel und einen externen Akku dabei – und auf Reisen noch einen zusätzlichen. Es ist gut, vorbereitet zu sein, aber ich habe es satt, dass meine kabellosen Kopfhörer, mein Fitness-Tracker, mein E-Reader, mein Tablet, mein Hotspot und mein Laptop nacheinander den Geist aufgeben. Unter diesen Geräten ist das iPhone zweifellos das wichtigste. Vom ersten iPhone im Jahr 2007 bis zum neuesten iPhone 5s hat sich die Akkukapazität der Apple-Smartphones nur um 12 % erhöht. Das iPhone der ersten Generation verfügt über 1400 mAh und das iPhone 5s über etwa 1570 mAh. Im Vergleich zum 2.800 mAh starken Akku des Samsung Galaxy S5 ist dieser zwar erbärmlich klein, allerdings hat letzteres bei gleichzeitiger Vergrößerung der Displaygröße auf 5,1 Zoll und der Erweiterung der Akkukapazität im Grunde keine wesentliche Änderung bewirkt. Auch unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs hat Apple einige Optimierungen an der iOS-Software vorgenommen. Aus diesem Grund bleibt die geschätzte Akkulaufzeit des iPhones die ganze Zeit über ungefähr gleich. Das ist eine große Sache, wenn man bedenkt, dass das iPhone über ein Retina-Display und einen leistungsstärkeren Prozessor verfügt. In der Praxis ist jedoch keine große Verbesserung des Benutzererlebnisses zu verzeichnen. Obwohl Apple seine Software durch Optimierungen energieeffizienter gemacht hat – iOS stoppt beispielsweise Hintergrund-Apps nach einer Zeit der Inaktivität –, hat mein iPhone immer noch Mühe, einen ganzen Tag mit der Akkulaufzeit durchzuhalten. Zugegeben, ich bin ein intensiver Gadget-Benutzer und verbinde mein iPhone mit vielen anderen Geräten und Diensten. Doch sollte die von der Technologiebranche angestrebte utopische vernetzte Welt jemals Wirklichkeit werden, werden sich die meisten Menschen in einer ähnlichen Lage befinden. Gerüchten zufolge wird Apple zwei iPhone 6-Modelle mit größeren Bildschirmen herausbringen – eine 4,7-Zoll- und eine 5,5-Zoll-Version mit 1.800 mAh bzw. 2.500 mAh-Akkus. Selbst wenn die Nachricht wahr ist, wird sie keine große Verbesserung bringen. Denn je größer das Handydisplay ist, desto höher ist zwangsläufig auch der Stromverbrauch. Werfen wir einen Blick auf die Konkurrenz von Apple: Die neueste Generation des Android-Betriebssystems könnte dem Android-Lager, das große Bildschirme bevorzugt, einige gute Neuigkeiten bringen. Das Android L-System, das auf dem Nexus 5-Smartphone und dem Nexus 7-Tablet installiert wird, verfügt über integrierte Energiesparfunktionen von Project Volta, die die Akkulaufzeit des Telefons um bis zu 36 % verlängern können. Dies ist die Realität der heutigen Mobiltechnologie: In Ermangelung leistungsstärkerer Akkus müssen sich die Unternehmen den Kopf zerbrechen und verschiedene Workarounds entwickeln, um die Akkulaufzeit im Rahmen der vorhandenen Akkukapazität so weit wie möglich zu verlängern. Tragbare Geräte stehen vor gewaltigen Herausforderungen. Bei tragbaren Geräten kann die Akkulaufzeit einen größeren Einfluss haben. Aufgrund der Größe der Geräte können die Hersteller dieser Geräte keine Akkus mit größerer Kapazität verwenden. Dies zwang auch Unternehmen wie Pebble, Kompromisse einzugehen. Anstelle eines LCD-Bildschirms verwendete das Startup ein energieeffizienteres E-Ink-Display, um eine Akkulaufzeit von vier bis sieben Tagen zu erreichen. Unternehmen wie LG scheinen sich jedoch der Realität zu verweigern: Die LG G Android Wear Smartwatch hat sich für einen 1,5 Zoll großen Vollfarb-Touchscreen entschieden, der sowohl hinsichtlich der Benutzererfahrung als auch der Anzeigewirkung erstklassig ist. Leider hält es mit einer einzigen Ladung nur etwa anderthalb Tage. Einige tragbare Geräte verzichten sogar ganz auf den Bildschirm und verlassen sich zur Datenanzeige ausschließlich auf mobile Anwendungen und Handybildschirme, wie beispielsweise Shine, Ringly und Jawbone UP24. Allerdings belasten diese Geräte die ohnehin schon unzureichende Akkukapazität von Mobiltelefonen nicht so stark wie herkömmliches Zubehör. Dies ist auf Bluetooth Low Energy (BLE) zurückzuführen. Herkömmliches Bluetooth verbraucht viel Akkustrom in Smartphones, da es ständig verbunden sein muss. Aber mit BLE wurde die Effizienz dieser Technologie erheblich verbessert. BLE spart möglicherweise Energie, kann jedoch weder die Akkukapazität eines Smartphones noch die Leistung der Geräte erhöhen, die auf das Smartphone angewiesen sind. Die einzige Lösung für dieses Problem ist die neue Generation der Batterietechnologie. Wo liegt der Weg zum Batterie-Durchbruch? Ingenieure und Wissenschaftler arbeiten hart an der Entwicklung von Batterietechnologien der nächsten Generation und einige haben sogar ermutigende Durchbrüche erzielt. Das Problem besteht jedoch darin, dass nicht viele technologische Durchbrüche tatsächlich kommerziell genutzt werden können. Graphenbatterien können mehr Energie auf kleinerem Raum und bei geringerem Gewicht speichern und behalten dabei ihre Stabilität. Experimente haben gezeigt, dass Siliziumkügelchen auch die Kapazität von Lithiumbatterien in Mobiltelefonen erhöhen können. Mikrobatterien haben außerdem die Funktionsweise positiver und negativer Elektroden neu definiert und ermöglichen die Herstellung von Batterien mit kleiner Größe, aber enormer Kapazität. Heute interessieren sich Forscher für die Luftelektrodentechnologie, mit der sich die Lebensdauer von Handy-Akkus bei geringeren Kosten verdoppeln ließe. Wissenschaftler untersuchen noch immer Kohlenstoffnanomaterialien und andere Nanoröhrentechnologien, um die Mikrostruktur der Batterie physikalisch umzustrukturieren und so eine bessere Leistung und Lebensdauer zu erzielen. Einige Projekte zielen auf eine Veränderung der Batteriematerialien ab, während andere lediglich auf eine Verbesserung der bestehenden Lithium-Ionen-Batterietechnologie abzielen. Untersuchungen zeigen, dass Siliziumschwamm die Leistung von Lithiumbatterien verbessern kann, da er über ultradünne Superkondensatorplatten verfügt, die als unabhängige Energiequelle verwendet werden können. Das klingt alles großartig, aber welche Geräte verwenden diese Batterien? Nein, da keine dieser Technologien kommerziell erhältlich war. Wenn es einen Hoffnungsschimmer gibt, dann ist es Amprius. Das Startup aus dem Silicon Valley hat gerade einen neuen Typ Lithium-Ionen-Batterie entwickelt, der die Kapazität bestehender Batterien um etwa 20 % steigern kann. Im Gegensatz zu anderen neuen Batterietechnologien werden die Produkte des Unternehmens bereits ausgeliefert. Sie haben 30 Millionen US-Dollar an Finanzmitteln aufgebracht und hoffen, damit Produkte mit einer um 50 Prozent höheren Kapazität als bestehende Lithiumbatterien entwickeln zu können. Ich hoffe, dass dieses Ziel bald erreicht werden kann. Trotzdem ist es nicht möglich, die Kapazität des mobilen Akkus wesentlich zu verändern. Die Entwicklung fortschrittlicherer Batterietechnologien hat höchste Priorität. Wenn dieser Tag zu spät kommt, könnte die Zukunft der Mobiltechnologie stagnieren. Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018. |
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