Warum Smartphones in der Kälte schneller entladen
Die meisten unserer Mitarbeiter fahren mit öffentlichen Verkehrsmitteln zu uns nach Bochum. Einige per Bus, einige per Zug, gemeinsam warten jedoch alle an Haltestellen oder Bahnhöfen in der Kälte auf ihre Bahn-Anschlüsse und die meisten von ihnen vertreiben sich beim Warten Ihre Zeit, indem sie ihre Handys und Smartphones nutzen. Bei starken und sehr kalten Minustemperaturen kann es somit vorkommen, dass sich die Akkuladung in kürzester Zeit spürbar verringert und im Extrem sogar innerhalb von wenigen Minuten.
Wie Kälte bei Smartphones den Fluss der Ionen beeinträchtigt
Der Akku, bzw. die Li-Ionen Batterie eines Smartphones beruht auf chemischen Reaktionen um anstandslos funktionieren zu können, deshalb funktionieren Mobilgeräte bei Zimmertemperatur am besten und zuverlässigsten. Tiefe und sehr kalte Temperaturen oder Minusgrade verringern oder stoppen diese chemischen Reaktionen innerhalb eines Akkus und führen somit dazu, dass es für den Nutzer so aussieht als würde sich das Gerät blitzschnell entladen.
Lithium-Ionen Batterien, die in unserem modernen Leben mittlerweile nahezu unverzichtbar geworden sind, entladen sich indem einzelne Li-Ionen von einem Ende des Akkus (Anode) zum anderen Ende des Akkus (Kathode) wandern. Wenn der Akku leer ist, sind alle diese Ionen in einen porösem Graphit an der Kathode eingebettet. Ist der Akku voll geladen, so sind alle Ionen in der Anode eingebettet.
Chemiker haben keine exakte Erklärung wie genau Kälte die Reaktionen der Li-Ionen innerhalb eines Akkus beeinflusst. "Die exakten Mechanismen, die, innerhalb kürzester Zeit zu einem geringen Lade- und Leistungszustand einer Li-Ionen Batterie bei kalten Umgebungstemperaturen führen, sind leider bislang nur unzureichend erforscht", gesagt ein Beitrag in einem US-Magazin der elektrochemischen Gesellschaft aus dem Jahre 2011.
Steht man also draußen in der Kälte und der Ladezustand eines Smartphones / Tablet oder Notebooks fällt innerhalb kürzester Zeit rapide ab, dann liegt dies nicht am Gerät, sondern ist der Umgebungstemperatur geschuldet. Ist die Umgebungstemperatur jedoch extrem gering, so wird der Durchfluss der Li-Ionen stark verzögert oder komplett gestoppt. Ein Smartphone interpretiert diesen Zustand, als Zeichen, dass der Akku fast leer ist und schaltet sich häufig kurz danach ab.
Smartphones nicht bei Kälte aufladen
Aus diesen Gründen ist es auch nicht angeraten Geräte mit Li-Ionen Akkus bei unwirtlichen Minusgraden direkt wieder aufzuladen. Stephen j. Harris vom Berkeley National Laboratory sagt hierzu: "Unter sehr kalten Umgebungstemperaturen kann der Ladeprozess fatale Folgen haben. Ein Aufladen der Batterie unter normalen Umgebungstemperaturen erzeugt einen elektrischen Widerstand, sodass die Batterie die Ionen zurück in die Poren des Graphits der Anode transportieren kann. Wenn die Batterie allerdings bei hohen Minusgraden in der Kälte nahezu gefroren ist, dann erreichen die Ionen das Graphit nicht. Stattdessen verlassen sie die Li-Lösung und legen sich dann über die Oberfläche des Grafits als verfestigtes Lithium. Dieser Prozess kann hierbei nicht nur die Leistungsfähigkeit der Batterie minimieren, sondern auch die Lebensdauer gravierend minimieren."
Wem also das Smartphone in der Kälte ausgegangen ist, der sollte es in warmen Umgebungstemperaturen / Raumtemperaturen kurz akklimatisieren lassen und dann erst anschalten, in der Regel ist der alte Ladezustand, vor dem eigentlichen Kältetod, dann wieder hergestellt, weil die Ionen wieder fließen können.
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