De scheikunde van de kou
Het is een veelvoorkomend en irritant probleem: je bent buiten in de vrieskou en plotseling springt het batterijpercentage van je telefoon van 50% naar 10%. Dit gebeurt niet door een softwarefout, maar heeft alles te maken met de fundamentele scheikunde achter de lithium-ion batterij. Dit type batterij, dat in bijna alle moderne draagbare apparaten zit, is extreem gevoelig voor temperatuurwisselingen. Om te begrijpen waarom dit gebeurt, moeten we kijken naar hoe de energie in deze batterijen wordt opgeslagen en vrijgegeven.
Een lithium-ion batterij werkt door de beweging van lithiumionen tussen een positieve elektrode (kathode) en een negatieve elektrode (anode). Wanneer de batterij stroom levert, bewegen de ionen via een elektrolyt van de anode naar de kathode, wat elektriciteit genereert. De snelheid waarmee deze ionen door de elektrolyt bewegen, is cruciaal voor de prestaties van de batterij.
Trage ionenbeweging
Wanneer de temperatuur daalt, begint de elektrolyt, die meestal vloeibaar of gelachtig is, stroperiger te worden. Dit is vergelijkbaar met hoe honing dikker wordt in de koelkast. Deze verhoogde viscositeit vertraagt de beweging van de lithiumionen aanzienlijk. Ze hebben meer moeite om van de ene kant naar de andere te komen. Hierdoor stijgt de interne weerstand van de batterij. De batterij moet harder 'werken' om dezelfde hoeveelheid stroom te leveren. Dit extra werk wordt omgezet in warmte binnenin de batterij, wat leidt tot een snellere afname van de effectieve capaciteit en een daling van het waargenomen batterijpercentage op je scherm.
Bovendien zorgt de verhoogde weerstand ervoor dat de batterij de opgeslagen energie niet efficiënt kan vrijgeven. Het lijkt alsof de batterij leeg is, maar in werkelijkheid is de energie er nog, alleen tijdelijk ontoegankelijk voor het apparaat.
Is de schade permanent?
De goede nieuws is dat de meeste effecten van kou op lithium-ion batterijen tijdelijk zijn. Zodra je terugkeert naar een warmere omgeving en je telefoon weer op temperatuur laat komen, zal de elektrolyt weer dunner worden, de interne weerstand dalen en zal het gerapporteerde batterijpercentage vaak weer oplopen. De capaciteit die 'verloren' leek, is dus weer beschikbaar voor gebruik.
De ideale temperatuurzone
Hoewel korte blootstelling aan kou geen permanente schade veroorzaakt, kan het langdurig gebruiken of opladen van je telefoon bij temperaturen onder het vriespunt de levensduur van de batterij wel degelijk verkorten. De meeste fabrikanten adviseren een operationele temperatuur tussen de 0 en 35 graden Celsius. De beste manier om batterijproblemen in de winter te voorkomen, is door je smartphone dicht bij je lichaam te bewaren, bijvoorbeeld in een binnenzak. Dit houdt de batterij op een stabiele en werkbare temperatuur, waardoor de ionen optimaal kunnen blijven bewegen en je niet onverwacht met een lege telefoon komt te zitten. Door deze simpele stappen te volgen, vermijd je de onnodige stress die koude op de delicate chemie van je telefoonbatterij uitoefent.
