- Jotkut uudet puhelimet voivat ladata 0–100 % alle 10 minuutissa ultra-nopean 200W+ latausteknologian ansiosta ts2.tech.
- Uuden sukupolven Qi2 langaton lataus -standardi käyttää magneetteja täydelliseen kohdistukseen ja tukee 15W (25W tulossa pian), mikä lopettaa väärin kohdistetun laturin aiheuttamat heräämiset ts2.tech ts2.tech.
- Piipohjaiset akut ovat jo kaupallisissa puhelimissa, tarjoten noin 10–20 % suuremman kapasiteetin samassa koossa – esimerkiksi HONOR Magic5 Pro:n Kiinan versioon mahtui 5 450 mAh akku vs. 5 100 mAh globaalissa mallissa käyttämällä pii-hiili-anodia androidauthority.com.
- Kiinteäelektrolyyttiset akut lupaavat noin 20–30 % suuremman kapasiteetin ja paremman turvallisuuden kiinteiden elektrolyyttien ansiosta. Xiaomin prototyyppi sisälsi 6 000 mAh kiinteäelektrolyyttisen kennon (33 % enemmän kapasiteettia samassa tilassa) notebookcheck.net, ja Samsung tähtää vuoteen 2027 ensimmäisten kiinteäelektrolyyttisten älypuhelinten kanssa techxplore.com.
- Grafeenivahvisteiset akut voivat mahdollistaa salamannopean latauksen ja korkeamman energiatiheyden (laboratoriokokeissa jopa 5× nopeampi lataus kuin tavallisissa litiumioniakuissa) ts2.tech, vaikka yhdelläkään valtavirtapuhelimella ei vielä ole aitoa “grafeeniakkua” ts2.tech.
- Suurilla brändeillä on eri strategioita: Apple keskittyy pitkäikäisyyteen ja kehittää hiljaisesti omaa akkuteknologiaansa vuodelle 2025 techxplore.com; Samsung panostaa suuriin hankkeisiin, kuten kiinteän olomuodon akkujen tutkimukseen ja kehitykseen techxplore.com; kiinalaiset valmistajat kuten Xiaomi ja Oppo kiihdyttävät vauhtia näyttävillä pikalatauksilla ja uusilla materiaaleilla ts2.tech.
- Vihreät akut ovat kasvava painopiste. EU:n uudet säädökset vaativat kierrätettyä sisältöä (esim. 16 % kobolttia) ja käyttäjän irrotettavissa olevia akkuja vuoteen 2027 mennessä ts2.tech. Apple on sitoutunut käyttämään 100 % kierrätettyä kobolttia akuissaan vuoteen 2025 mennessä ts2.tech tehdäkseen niistä eettisempiä ja kestävämpiä.
- Vanhat akut voivat saada “toisen elämän” – tutkijat ovat uudelleenkäyttäneet hylättyjä puhelinakkuja aurinkokäyttöisinä LED-valoina sähköverkon ulkopuolisille yhteisöille thecivilengineer.org, hyödyntäen niiden jäljellä olevan kapasiteetin ja vähentäen sähköjätettä thecivilengineer.org.
- Analyytikot ovat innoissaan mutta realistisia: ”Akkuteknologiaan käytetään enemmän rahaa kuin koskaan… nyt on todella jännittävä aika akuille,” toteaa eräs asiantuntija, mutta puhelin, joka kestää kaksi viikkoa yhdellä latauksella, on silti ”vuosien ja vuosien päässä” techxplore.com.
Johdanto: Akkujen läpimurtojen uusi aikakausi
Älypuhelimen akun kesto on pitkään ollut ongelmakohta – olemme kaikki kokeneet kuolevan puhelimen aiheuttaman ahdistuksen. Mutta suuria muutoksia on tulossa, jotka voivat tehdä latausahdistuksesta menneisyyttä. Vuonna 2025 olemme akkurevolution kynnyksellä: puhelimet latautuvat minuuteissa, akut kestävät pidempään ja ikääntyvät paremmin, ja vihreämmät teknologiat tekevät laitteistamme kestävämpiä. Teknologiajätit ja startupit panostavat valtavasti akkuongelman ratkaisemiseen, ja tulokset alkavat vihdoin näkyä.
Ei kauan sitten tyypillisen puhelimen lataaminen kesti yli 2 tuntia ja akku kesti tuskin päivän ts2.tech. Nykyään huippumalleissa on tavallisesti 4 000–5 000 mAh akut (verrattuna noin 2 500 mAh kymmeneen vuoteen sitten) ja ne käyttävät tehokkaita siruja, jotka venyttävät akun keston koko päiväksi. Pelkkä kapasiteetin lisääminen tuottaa kuitenkin yhä väheneviä hyötyjä ts2.tech. Alan uusi lähestymistapa on kaksijakoinen: innovoida itse akkua (uusilla materiaaleilla kuten piillä, kiinteillä elektrolyyteillä ja muilla) ja innovoida, miten lataamme ja käytämme sitä (nopeampi lataus, langaton virransyöttö ja älykkäämpi akun hallinta). Seuraava raportti syventyy viimeisimpiin kehityksiin, jotka muovaavat älypuhelinakkujen tulevaisuutta – mullistavista kemioista latausinnovaatioihin, kestävän kehityksen toimiin, valmistajien tiekarttoihin ja vielä edessä oleviin haasteisiin.
Läpimurto akkuteknologioissa: kiinteä elektrolyytti, grafeeni, pii-anodit ja paljon muuta
Akkututkijat työskentelevät ahkerasti klassisen litiumioniakun uudistamiseksi. Tässä lupaavimmat uudet akkuteknologiat, jotka tulevat voimanlähteeksi tulevaisuuden puhelimillemme:
Pii-anodit: enemmän virtaa samassa koossa
Useimmissa litiumioniakuissa käytetään grafiittia (hiiltä) anodina, mutta osan grafiitista korvaaminen piillä voi kasvattaa kapasiteettia huomattavasti. Pii voi varastoida noin kymmenen kertaa enemmän litiumioneja kuin grafiitti, mikä tarkoittaa enemmän energiaa samassa tilavuudessa. Mutta missä on koukku? Puhdas pii laajenee ja kutistuu paljon latauksen aikana, mikä aiheuttaa akun nopean kulumisen. Ratkaisuna on käytetty pii-hiili-komposiittianodeja – piin sekoittamista hiileen tai huokoisten rakenteiden suunnittelua laajenemisen hallitsemiseksi mid-east.info.
Vuosien tutkimuksen jälkeen piillä vahvistetut akut ovat vihdoin täällä älypuhelimissa. Vuonna 2023 HONOR lanseerasi Magic5 Pro -puhelimen Kiinassa 5 450 mAh:n “pii-hiili” -akulla, kun taas globaali malli käytti 5 100 mAh:n vakiokennoa – noin 12 % suurempi kapasiteetti samassa fyysisessä tilassa androidauthority.com. Tämän jälkeen OnePlus, Xiaomi ja vivo ovat ottaneet pii-anodiakut käyttöön huippumalleissaan androidauthority.com. OnePlus väittää, että sen Ace 3 Pro -mallissa on 22 % enemmän kapasiteettia samassa koossa verrattuna viime vuoden malliin, kiitos 6 100 mAh:n piiakun androidauthority.com. Myös taittuvat puhelimet, jotka vaativat ohuita akkuja, ovat hyötyneet: erittäin ohut HONOR Magic V2 -taittupuhelin onnistui mahduttamaan 5 000 mAh:n piiakun vain 9,9 mm paksuuteen, ja vivo X Fold 3 Pro käyttää 5 700 mAh:n piiakkuja 11 mm:n rungossa androidauthority.com.
Käytännössä pii-anodiakut tarkoittavat pidempää käyttöaikaa ilman, että puhelin kasvaa. Tämä teknologia on laajenemassa valtavirtaan Kiinan ulkopuolelle. Apple, Samsung ja Google eivät ole vielä julkaisseet puhelimia, joissa olisi piiakkuja (vuoteen 2025 mennessä), mutta asiantuntijat odottavat laajempaa käyttöönottoa pian, kun hyödyt käyvät selviksi androidauthority.com. 5 000 mAh:n ja sitä suurempien akkujen aikakausi kompakteissa puhelimissa on alkamassa – ilman, että laitteista tulee kookkaampia. Ainoat haittapuolet ovat hieman korkeammat tuotantokustannukset ja insinöörityö akun pitkäikäisyyden varmistamiseksi (turvotuksen ratkaiseminen), mutta valmistajat kuten HONOR ovat osoittaneet sen olevan mahdollista käyttämällä erityisiä seoksia ja sideaineita anodien vakauden takaamiseksi mid-east.info mid-east.info.
Kiinteäelektrolyyttiset akut: Turvallisemmat ja energiatehokkaammat kennot
Ehkä kaikkein hypetetyin seuraavan sukupolven akkuteknologia on kiinteäakku. Kuten nimi kertoo, näissä akuissa korvataan nestemäinen elektrolyytti (nykyisten litiumioniakkujen syttyvä neste) kiinteällä materiaalilla, kuten keramiikalla tai kiinteällä polymeerilla ts2.tech. Niissä käytetään usein myös litium-metallianodia grafiitin sijaan, mikä mahdollistaa huomattavasti suuremman energian varastoinnin. Lupaukset ovat suuria: korkeampi energiatiheys (enemmän kapasiteettia samassa koossa), nopeampi lataus ja akkupalojen loppuminen (kiinteät elektrolyytit eivät ole syttyviä) ts2.tech ts2.tech.Kiinteän olomuodon prototyypit ovat olleet ”ihan nurkan takana” jo vuosia, mutta viimeaikaiset virstanpylväät viittaavat siihen, että ne ovat vihdoin lähestymässä todellisuutta ts2.tech. Erityisesti vuonna 2023 Xiaomi ilmoitti rakentaneensa toimivan kiinteän olomuodon akun prototyyppipuhelimen: muokattuun Xiaomi 13 -puhelimeen asennettiin 6 000 mAh:n kiinteän olomuodon kenno samaan tilaan, jossa normaalisti on 4 500 mAh:n akku ts2.tech. Tämä 33 %:n kapasiteetin kasvu tuli parantuneen turvallisuuden myötä – Xiaomi raportoi, ettei sisäisen oikosulun riskiä ollut edes puhkaistaessa, ja matalan lämpötilan suorituskyky oli parempi notebookcheck.net. Tämä on valtava todiste siitä, että kiinteän olomuodon teknologia voi toimia puhelimen muodossa ts2.tech. Samoin Samsung panostaa voimakkaasti kiinteän olomuodon T&K-toimintaan ja aikoo ottaa kiinteän olomuodon akut käyttöön pienissä laitteissa (kuten älykelloissa) vuosina 2025–26, ja älypuhelimissa noin vuonna 2027 ts2.tech ts2.tech. Koko alalla vuosi 2027 näyttää muodostuvan käännekohdaksi – autonvalmistajat kuten Toyota ja BMW tähtäävät myös vuosiin 2027–2028 ensimmäisten kiinteän olomuodon sähköautojen osalta, mikä vauhdittaa suuria investointeja ja kehitystä, joka voi valua myös puhelimiin ts2.tech.
Mitä kuluttajat voivat odottaa? Varhaiset kiinteän olomuodon akut saattavat tuoda noin 20–30 % enemmän kapasiteettia kuin vastaavankokoiset litiumioniakut ts2.tech. Tämä voisi tarkoittaa, että puhelin, joka normaalisti kestää päivän, voisi kestää noin 1,3 päivää – ei mikään yön yli tapahtuva ihme, mutta huomattava parannus ts2.tech. Vielä tärkeämpää on, että turvallisuus paranee: ilman nestemäisiä elektrolyyttejä tulipalojen tai räjähdysten riski pienenee huomattavasti. Tulevaisuuden puhelinmallit voisivat myös olla luovempia, sillä valmistajien ei tarvitsisi käyttää niin paljon tilaa vievää suojausta akun turvallisuuden vuoksi ts2.tech. Saatamme myös nähdä nopeampaa latausta – kiinteät elektrolyytit voivat mahdollisesti käsitellä suuria virtoja vähemmällä lämmöllä, mikä tarkoittaa, että latausnopeudet voisivat kasvaa entisestään ilman, että akku vahingoittuu ts2.tech ts2.tech.
Kuitenkin kiinteän olomuodon teknologialla on edessään suuria haasteita ennen kuin se päätyy puhelimiimme. Näiden akkujen valmistaminen suuressa mittakaavassa on vaikeaa – erittäin ohuiden, virheettömien kiinteiden elektrolyyttikerrosten tekeminen ja pienten litiumdendriittien muodostumisen estäminen on jatkuva haaste. Nykyiset prototyypit ovat myös hyvin kalliita. Vuonna 2025 kiinteän olomuodon akkujen tuotantokustannusten arvioidaan olevan noin 800–1000 dollaria per kWh, mikä on 2–3× korkeampi kuin massatuotettujen litiumioniakkujen ts2.tech. Tämän hinnan on laskettava merkittävästi. Kestävyys on toinen kysymys: jotkin varhaiset kiinteän olomuodon akut heikkenivät nopeammin kuin litiumioniakut, vaikka uudemmat mallit (kuten Volkswagenin) lupaavat yli 1 000 lataussykliä ja 95 % kapasiteetin säilymistä ts2.tech. Yleinen näkemys on, että näemme todennäköisesti rajoitetun erän tai huippuluokan puhelimia, joissa on kiinteän olomuodon akut 2020-luvun lopulla ensin ts2.tech, ja laajempi käyttöönotto tapahtuu 2030-luvulla teknologian kehittyessä ja hintojen laskiessa. Lyhyesti sanottuna, kiinteän olomuodon akut ovat tulossa, ja ne voivat mullistaa alan – mutta ne tulevat vaiheittain, eivät kerralla.
Grafeeniparistot: Hypeä vai seuraava suuri juttu?
Grafeeni – paljon ylistetty “ihmeaine” – on jo yli vuosikymmenen ajan mainittu superparistojen avaimena. Grafeeni on yhden atomin paksuinen hiililevy, joka on järjestetty hunajakennorakenteeseen. Se on uskomattoman vahva, kevyt ja erinomainen sähkönjohde. Unelma grafeeniparistosta tarkoittaa käytännössä akkua, jossa käytetään grafeenipohjaisia materiaaleja elektrodeissa (ja mahdollisesti elektrolyytin lisäaineena) suorituskyvyn parantamiseksi merkittävästi.
Mistä hype syntyy? Grafeenilla parannetut elektrodit voisivat mahdollistaa paljon nopeamman latauksen ja suuremman kapasiteetin kuin nykyiset akut. Laboratoriotestit ja prototyypit ovat osoittaneet, että grafeenin lisääminen voi mahdollistaa jopa 5 kertaa nopeamman latauksen kuin tavallisilla litiumioniakuilla ts2.tech. Kuvittele, että voisit ladata puhelimesi lähes täyteen vain muutamassa minuutissa – grafeeni saattaa tehdä sen mahdolliseksi. Grafeeni johtaa myös hyvin lämpöä, joten akut pysyvät viileämpinä ja turvallisempina, eikä se ole altis samanlaisille lämpökarkaamisille tulipaloille kuin litiumakut usa-graphene.com. Materiaalin lujuus ja joustavuus avaavat jopa mahdollisuuden tulevaisuuden joustaviin akkuihin tai ultrakevyisiin kennoihin usa-graphene.com. Paperilla grafeeni kuulostaa ihmeeltä: erään raportin mukaan grafeenilla parannetut akut voisivat mahdollisesti saavuttaa 5× energian tiheyden verrattuna litiumioniin usa-graphene.com, mikä olisi mullistavaa – se voisi tarkoittaa viikon kestävää puhelimen akkua.
Nyt todellisuustarkistus: Vuoteen 2025 mennessä meillä ei ole vielä puhdasta grafeeniakkua puhelimessa, joka vastaisi kaikkea sitä hypeä. Monet niin sanotut ”grafeeniakut” ovat pohjimmiltaan perinteisiä litiumioniakkuja, joissa käytetään ripaus grafeenia komposiittielektrodissa tai pinnoitteena ts2.tech. Tämä parantaa suorituskykyä – esimerkiksi grafeenia käytetään joissakin akun elektrodeissa johtavuuden lisäämiseksi ja latauksen nopeuttamiseksi. Markkinoilla on grafeenilla terästettyjä varavirtalähteitä, jotka latautuvat nopeammin ja käyvät viileämpinä kuin tavalliset akut, kiitos pienen grafeenitaian. Mutta graalin malja grafeeniakku – sellainen, joka täysin korvaa grafiitin tai käyttää grafeenikatodia saavuttaakseen 5× kapasiteetin – on yhä kehitteillä. Yritykset kuten Samsung, Huawei ja useat startupit ovat investoineet voimakkaasti grafeenin tutkimukseen ja kehitykseen usa-graphene.com usa-graphene.com. Samsung ilmoitti vuonna 2017 ”grafeenipallo”-lisäaineesta, joka voisi kasvattaa latausnopeutta viisinkertaiseksi usa-graphene.com, ja kiinalainen sähköautovalmistaja GAC alkoi käyttää grafeenilla parannettua akkua autoissaan vuonna 2021 usa-graphene.com.
Haasteet ovat merkittäviä. Korkealaatuisen grafeenin tuottaminen suuressa mittakaavassa on kallista – virheettömän, yksikerroksisen grafeenin synteesi suurina määrinä ei ole helppo tehtävä, ja se nostaa tällä hetkellä kustannuksia huomattavasti (erään arvion mukaan puhtaan grafeenin hinta on yli 1 000 dollaria kilogrammalta) usa-graphene.com. Terminologiassakin on hieman sekaannusta – mikä oikeastaan lasketaan “grafeeniakuksi”? Grafeenipinnoitteen käyttö ei ole sama asia kuin täysin grafeenista valmistettu elektrodi, ja jotkut asiantuntijat varoittavat, että markkinointitermit saattavat paisutella odotuksia usa-graphene.com. Varhaiset prototyypit eivät ole vielä osoittaneet luvattua viisinkertaista kapasiteetin kasvua; joillakin kapasiteetti oli itse asiassa alempi kuin vastaavilla litiumioniakuilla usa-graphene.com, mikä osoittaa, että grafeenin paras hyödyntäminen akuissa on vielä kehitteillä. Valmistuksen skaalaaminen on toinen haaste – muutaman nappiakun prototyypin valmistaminen on eri asia kuin tuhansien älypuhelinkokoisten kennojen massatuotanto tasalaatuisella grafeenirakenteella usa-graphene.com.Joten, milloin voimme nähdä todellisen grafeeniakun puhelimessa? Mahdollisesti seuraavien vuosien aikana, ainakin rajoitetussa muodossa. Alan tarkkailijat arvelevat, että 2020-luvun lopulla jokin yritys voisi julkistaa “grafeenisuperakun” lippulaivapuhelimeensa – tosin todennäköisesti pienellä präntillä, jossa selitetään kyseessä olevan litiumakku, jossa on grafeenilla parannettuja komponentteja ts2.tech. Grafeeni tulee todennäköisesti käyttöön vaiheittain: ensin parantamaan akkujen pikalatausta ja lämmönhallintaa (mitä se jo tekee joissakin erikoistuotteissa), ja vähitellen mahdollistamaan suuremman kapasiteetin. Seuraa esimerkiksi startup-yrityksiä kuten Graphene Manufacturing Group (GMG) (työstää grafeeni-alumiiniakkuja) ja Lyten (kehittää grafeenipohjaisia katodeja Yhdysvaltain armeijalle) usa-graphene.com, sekä akkujättejä kuten Samsung ja LG Chem – kaikki panostavat grafeenitutkimukseen. Jos heidän läpimurtonsa onnistuvat, vuoden 2030 älypuhelimesi saattaa latautua sekunneissa ja pysyä viileänä kuin kurkku. Toistaiseksi kannattaa hillitä innostusta: grafeeni auttaa, mutta se ei ole vielä taikasauva.Litium-rikki ja muut villit kortit -kemiatPiihin, kiinteäaineisiin ja grafeeniin lisäksi tutkitaan monia muitakin akkukemioita – jokaisella on houkuttelevia etuja, jos niiden sudenkuopat saadaan ratkaistua:- Litium-rikki (Li-S): Tässä kemiassa käytetään katodissa rikkiä raskasmetallien (kuten koboltin tai nikkelin) sijaan, joita löytyy Li-ion-kennojen katodeista. Rikki on halpaa ja runsasta, ja Li-S-akut ovat paljon kevyempiä ja mahdollisesti korkeampikapasiteettisia kuin Li-ion-akut. Litium-rikki-kenno voi teoriassa varastoida merkittävästi enemmän energiaa painoa kohden – kuvittele puhelimen akku, joka on puolet kevyempi tai jossa on kaksinkertainen energiamäärä. Suurin haittapuoli on käyttöikä: Li-S-kennot hajoavat yleensä melko vähien lataussyklien jälkeen ns. “shuttle-ilmiön” vuoksi, jossa väliaikaiset rikkiyhdisteet liukenevat ja tuhoavat elektrodit ts2.tech. Tästä huolimatta laboratorioissa edistytään Li-S-akkujen vakauttamisessa. Vuonna 2024 litium-rikki nostettiin esiin nousevana innovaationa, joka on lähellä uusia läpimurtoja ts2.tech – tutkijat löytävät keinoja saada niistä enemmän latauskertoja irti. Muutamat startupit ovat rakentaneet Li-S-prototyyppejä (OXIS Energy oli merkittävä, vaikka se lopetti toimintansa). Jos tutkijat onnistuvat tekemään Li-S-akusta satoja syklejä kestävän, voisimme nähdä ultrakevyitä puhelinakkuja, jotka varastoivat enemmän virtaa ilman kobolttia ts2.tech. Se olisi win-win sekä suorituskyvyn että kestävyyden kannalta.
- Natriumioni: Natriumioniakut vaihtavat litiumin natriumiin – alkuaineeseen, joka on halpaa ja runsasta (ajattele suolaa). Ne toimivat samankaltaisesti kuin Li-ion-akut, mutta niissä on tyypillisesti alhaisempi energiatiheys (raskaammat akut samalla varauksella) ja hieman matalampi jännite. Vetovoimatekijöitä ovat hinta ja raaka-aineiden saatavuus: ei litiumia tai kobolttia, joten toimitusketju on helpompi ja kennot mahdollisesti halvempia ts2.tech. Kiinalainen akkuteollisuuden jättiläinen CATL esitteli jopa hyvin toimivan natriumioniakun vuonna 2021 ts2.tech. Saatamme nähdä natriumioniakkuja vähemmän vaativissa laitteissa tai edullisissa puhelimissa lähivuosina, erityisesti jos litiumin hinta nousee. Jotkut analyytikot visioivat tulevaisuutta, jossa valmistajat käyttävät eri kemioiden yhdistelmää: huippuluokan laitteisiin litium- tai kiinteäelektrolyyttisiä kennoja, ja edullisiin laitteisiin LFP- tai natriumioniakkuja ts2.tech. Puhelimissa natriumioniakun täytyy kuroa umpeen energiatiheysvajetta ollakseen varteenotettava vaihtoehto, mutta se on ehdottomasti seuraamisen arvoinen ympäristöystävällisyytensä vuoksi.
- Muut (litium-ilma, ultrakondensaattorit, jopa ydinparistot?!): Eksoottisemmat ideat ovat varhaisen vaiheen tutkimuksessa. Litium-ilma-akut esimerkiksi tekevät katodista kirjaimellisesti ilmaa – eli käyttävät happea ilmasta – tarjoten astronomisen energiatiheyden teoriassa (kuvittele todella ultrakevyet akut) – mutta ne eivät ole vielä lähelläkään käytännöllisiä. Vielä hullumpana esimerkkinä on esitetty ydintimanttiparisto-konsepti: pienet paristot, jotka käyttävät radioaktiivisia isotooppeja tuottaen pientä virtaa vuosikymmenten ajan. Itse asiassa kiinalainen startup esitteli äskettäin prototyyppinsä “ydinparistosta”, joka käyttää nikkeli-63-isotooppeja ja väittää sen voivan käyttää älypuhelinta 50 vuotta techxplore.com. Älä kuitenkaan odota näkeväsi sitä seuraavassa Samsungissasi – se on pilottitestauksessa, ja tällaiset kennot tuottavat vain vähän virtaa (sopii vähän virtaa kuluttaville IoT-antureille, ei niinkään paljon virtaa vaativalle puhelimelle) ts2.tech ts2.tech. Nämä kaukaiset teknologiat tuskin tulevat kuluttajapuhelimiin lähiaikoina, jos koskaan, mutta ne osoittavat tutkimuksen laajuuden. Se, että yritykset edes esittelevät “paristoa”, joka saattaa kestää puoli vuosisataa ilman latausta, kertoo siitä, kuinka laajasti tutkijat etsivät parempia energian varastointiratkaisuja.
Yhteenvetona: puhelimiemme akkujen kemia on murroksessa. Kuten eräs teknologia-analyytikko totesi, jokainen valmistaja tietää tarvitsevansa parempia akkuja, ja on tunne, että akkuteknologia on jäänyt jälkeen muista edistysaskeleista techxplore.com. Investoinnit akkujen tutkimukseen ja kehitykseen ovat ennätyskorkealla älypuhelin- ja sähköautobuumin ansiosta techxplore.com. Emme todennäköisesti saa yhtä “hopealuoti”-kemiaa, joka moninkertaistaisi akun keston kerralla, mutta pienet parannukset yhdessä kasvattavat kokonaisuutta. Piianodit lisäävät jo kapasiteettia noin 10–15 % todellisissa tuotteissa, kiinteäelektrolyyttiset akut voivat tuoda vielä noin 20–30 % lisän muutamassa vuodessa, ja jos grafeeni tai Li-S onnistuu, voimme lopulta jopa kaksinkertaistaa nykyiset akkukapasiteetit ts2.tech ts2.tech. Nyt on jännittävää aikaa akkuharrastajille ja kuluttajille – seuraava vuosikymmen tuo konkreettisia parannuksia siihen, kuinka kauan puhelimemme kestävät ja kuinka nopeasti ne latautuvat.
Latausinnovaatiot: Nopea, langaton ja kaikkialla
Sillä aikaa kun uudet akkukomponentit parantavat energian varastointia, toinen vallankumous tapahtuu siinä, miten lataamme laitteitamme. Älypuhelimen lataaminen vaati ennen kärsivällisyyttä – mutta nyt, teknologisten harppausten ansiosta, voit ladata nopeammin kuin koskaan ja jopa katkaista johdon kokonaan langattomilla menetelmillä. Tässä ovat tärkeimmät latausteknologian edistysaskeleet:
Hypernopea langallinen lataus (100W, 200W… 300W!?)
Jos olet viime aikoina huomannut puhelinten latausominaisuuksia, tiedät että kaikki pyörii wattien ympärillä. Suurempi wattiluku tarkoittaa enemmän virtaa ja nopeampaa latausta – ja luvut ovat nousseet pilviin. Muutama vuosi sitten useimmat puhelimet latautuivat 5–10W teholla (täysi lataus kesti pari tuntia). 2020-luvun puolivälissä näemme puhelimia, joissa on 65W, 80W, jopa 150W laturit yleistyneet, erityisesti kiinalaismerkeillä kuten OnePlus, Oppo, Xiaomi ja Vivo ts2.tech. Näillä akun saa täyteen reilusti alle tunnissa. Mutta kilpailu ei pysähtynyt siihen – 100W+ lataus on nyt todellisuutta. OnePlussan lippulaivapuhelimet siirtyivät 100W lataukseen (brändättynä Warp Charge tai SuperVOOC), ja Xiaomi vei sen vielä pidemmälle ennätyksiä rikkovalla 210W “HyperCharge” -demonstraatiolla, jossa 4 000 mAh akku latautui noin 8 minuutissa ts2.tech. Testeissä Xiaomin yli 200W prototyyppi pääsi 0–50 % vain 3 minuutissa ja 100 % 8 minuutissa ts2.tech. Käytännössä siis: kytke laturiin, käy pikaisesti suihkussa, ja puhelimesi on täyteen ladattu.
Itse asiassa nykyinen ennätys on noin 240W. Realme (Oppo-sisarbrändi) esitteli 240W laturin vuonna 2023, jolla puhelin latautuu noin 9 minuutissa. Ja Xiaomi jopa vihjasi 300W latausprototyypistä – se ei aivan ylläpitänyt 300W tehoa jatkuvasti (se on valtava määrä tehoa pieneen akkuun), mutta onnistui lataamaan 4 100 mAh akun vain 5 minuutissa notebookcheck.net. Noilla nopeuksilla lataamisesta tulee “ei-tapahtuma” – muutaman minuutin pikapysähdys riittää koko päivän käyttöön.
Miten tämä on mahdollista ilman, että puhelimesta tulee tulipallo? Se on usean asian yhdistelmä: kaksoiskennoiset akkurakenteet (akku on jaettu kahteen kennoon, joita ladataan rinnakkain, jolloin saadaan kaksinkertainen latausnopeus), kehittyneet lataussirut ja algoritmit, jotka hallitsevat lämpöä, sekä uudet akkumateriaalit, jotka kestävät nopeaa latausta. Monet pikalatausjärjestelmät käyttävät myös grafeenia tai muita lisäaineita akussa sisäisen vastuksen ja lämmön vähentämiseksi, ja valmistajat ovat kehittäneet monimutkaisia jäähdytysjärjestelmiä (kuten höyrykammioita ja lämpögeeliä) lämmön haihduttamiseksi näiden 5–10 minuutin latausjaksojen aikana. Tärkeää on, että nämä yritykset väittävät akun terveyden säilyvän älykkään hallinnan ansiosta – esimerkiksi pysäyttämällä pikalatauksen noin 70–80 % kohdalla ja hidastamalla loppua kohden akun rasituksen välttämiseksi.
Toinen mahdollistaja on USB-C- ja Power Delivery (PD) -standardien yleinen käyttöönotto. Vuonna 2024 Apple luopui lopulta vanhasta Lightning-portista ja otti käyttöön USB-C-liitännän iPhoneissa ts2.tech (EU-säädösten vauhdittamana), mikä tarkoittaa, että käytännössä kaikissa uusissa puhelimissa on nyt sama liitin. USB-C PD 3.1 tukee speksin mukaan jopa 240 W tehoa (48 V, 5 A), mikä sopii näihin uusiin superlatureihin. Tämä universaalius on kuluttajille etu – yksi laturi voi nyt pikaladata kannettavan, tabletin ja puhelimen, eikä joka laitteelle tarvita enää omaa laturia ts2.tech. Näemme myös gallium-nitridin (GaN) yleistyvän latureissa ts2.tech. GaN on puolijohdemateriaali, joka hukkaa vähemmän energiaa lämpönä, joten latureista voidaan tehdä paljon pienempiä ja tehokkaampia kuin vanhat tiiliskiven kokoiset kannettavan laturit. 120 W GaN -laturi voi nykyään olla vain pelikorttipakan kokoinen, ja se voi jakaa tehoa dynaamisesti useille laitteille.
Mitä seuraavaksi langallisessa latauksessa? Älypuhelimissa saatetaan saavuttaa käytännön raja muutaman sadan watin kohdalla – sen yli lämpö ja akun rasitus eivät ehkä enää ole ajan säästön arvoisia. Valmistajat saattavatkin keskittyä tehokkuuteen ja älykkyyteen: latauksen sopeuttamiseen akun kunnon mukaan, virran säätämiseen käyttöiän maksimoimiseksi jne. Moni puhelin lataa jo nyt erittäin nopeasti esimerkiksi 80 %:iin asti ja hidastaa sitten loppua, mikä on suunniteltu suojaamaan akkua ts2.tech. Tulevaisuudessa, kun akkujen kemiat kehittyvät (kuten kiinteäelektrolyyttiset akut, jotka kestävät nopeampaa latausta vähemmällä lämmöllä), saatamme nähdä vielä nopeampaa latausta, joka on hellävaraisempaa akulle. Mutta jo nyt täysi lataus 5–10 minuutissa mullistaa käyttömukavuuden. Unohda yön yli lataaminen – laita puhelin lataukseen hampaiden harjauksen ajaksi, ja olet valmis lähtemään!
Langattoman latauksen nousu (Qi2 ja sen jälkeen)
Johdolliset nopeudet ovat vaikuttavia, mutta toinen merkittävä trendi on johtojen katkaiseminen kokonaan. Langaton lataus on ollut puhelimissa yli vuosikymmenen, mutta siitä on tulossa yhä yleisempää ja se kehittyy tasaisesti. Tällä hetkellä innostusta herättää Qi2, uusi langattoman latauksen standardi, joka otetaan käyttöön vuosina 2023–2024. Qi2 on iso uutinen, koska se perustuu suoraan Applen MagSafe-magneettilatausjärjestelmään ts2.tech, joka on nyt otettu käyttöön alan standardina. Tämä tarkoittaa, että langattomissa latureissa on magneettirengas, joka napsauttaa puhelimen täydelliseen linjaukseen. Ei enää säätämistä oikean ”makean kohdan” löytämiseksi alustalla – magneetit varmistavat, että puhelin napsahtaa paikalleen optimaalista latausta varten joka kerta ts2.tech. Apple esitteli MagSafen iPhoneissa vuonna 2020, mutta Qi2:n myötä kaikki (myös Androidit) voivat käyttää magneettista kohdistusta. Wireless Power Consortium ilmoitti Qi2:sta, joka tukee jopa 15W (sama kuin MagSafe) ts2.tech, ja iPhone 15 loppuvuodesta 2024 oli ensimmäinen laite, joka virallisesti tuki Qi2:ta ts2.tech. Lisävarustevalmistajat Belkinistä Ankeraan tuovat nyt markkinoille Qi2-yhteensopivia latureita, jotka toimivat eri puhelinmerkkien kanssa ts2.tech.
Miksi tämä on tärkeää? Ensinnäkin, 15 W langaton lataus on melko nopea (ei yhtä nopea kuin johdollinen, mutta riittävä lataamaan puhelimen täyteen parissa tunnissa). Vielä tärkeämpää on, että Qi2 tekee langattomasta latauksesta luotettavampaa – et herää tyhjään puhelimeen, koska se oli hieman vinossa latausalustalla ts2.tech. Ja magneetit mahdollistavat myös uudet lisävarusteet (kuten magneettiset akkupaketit, jotka tarttuvat puhelimeesi, lataavat autotelineet jne.) eri ekosysteemeissä. Tulevaisuutta ajatellen Qi2 raivaa tietä suuremmille langattoman latauksen tehoille. Itse asiassa standardin laajennus, jota epävirallisesti kutsutaan “Qi2.2”:ksi, on jo testauksessa nostamaan langattoman latauksen 25 wattiin ts2.tech. Yksi yritys esitteli Qi2.2-varavirtalähteen, joka voi antaa 25 W langattomasti – vastaten Applen huhutun tulevan 25 W MagSafe-laturin nopeutta iPhone 16:lle ts2.tech. Voimme siis odottaa langattoman latauksen nopeuksien kasvavan, mahdollisesti lähestyen 30–50 W tasoa seuraavien vuosien aikana. Jotkut Android-valmistajat, kuten Xiaomi ja OnePlus, ovat jopa toteuttaneet 50 W tai 70 W langattoman latauksen tietyissä malleissaan omalla tekniikallaan (usein tuuletinkäyttöisellä lataustelineellä). Qi2:n ja tulevien standardien myötä tällaiset nopeudet voivat yleistyä ja tulla laajemmin saataville.
Tavallisen langattoman latauksen lisäksi monet puhelimet tukevat nyt myös käänteistä langatonta latausta (eli langatonta virranjakoa) ts2.tech. Tämän ominaisuuden avulla puhelimesi voi toimia langattomana laturina muille laitteille. Voit esimerkiksi asettaa langattomien kuulokkeiden kotelon tai älykellon puhelimesi taakse ja ladata sitä puhelimen akusta. Se ei ole kovin nopea (yleensä noin 5 W) eikä kovin tehokas, mutta hätätilanteessa se on loistava mukavuus – käytännössä muutat ison puhelinakkusi varavirtalähteeksi pienemmille laitteillesi ts2.tech. Samsungin, Googlen ja muiden lippulaivamalleissa tämä on ollut jo pari sukupolvea, ja huhujen mukaan Apple saattaa ottaa sen käyttöön tulevissa iPhoneissa (joillakin iPadeilla voi jo ladata Apple Pencilin tai muita lisävarusteita käänteisesti) ts2.tech.
Ja sitten on olemassa todellista futurismia: over-the-air charging – puhelimen lataaminen ilman suoraa kontaktia, jopa huoneen poikki. Se kuulostaa tieteistarinalta, mutta yritykset työskentelevät sen parissa. Xiaomi esitteli vuonna 2021 konseptin nimeltä Mi Air Charge, joka käyttää tukiasemaa lähettämään millimetriaaltoja, jotka voivat ladata laitteita useiden metrien päästä ts2.tech. Ideana on, että voisit kävellä huoneeseen ja puhelimesi alkaisi latautua ambiently. Toinen startup, Energous, on jo pitkään puhunut “WattUp”-radiotaajuuslatauksesta pienille laitteille. Vuoteen 2025 mennessä nämä teknologiat ovat still experimental ja kohtaavat suuria haasteita: erittäin alhainen hyötysuhde (kuvittele energian lähettäminen ilman kautta – suuri osa siitä häviää lämpönä) sekä sääntelyyn ja turvallisuuteen liittyvät esteet (kukaan ei halua tehokasta radioemitteriä, joka paistaa muita elektroniikkalaitteita tai aiheuttaa terveysriskejä) ts2.tech. Älä siis vielä odota voivasi luopua latureista kokonaan. Mutta se, että over-the-air-latauksen prototyyppejä on olemassa, tarkoittaa, että pitkällä aikavälillä tulevaisuus voi olla charging everywhere, invisibly – puhelimesi latautuu hiljalleen aina, kun olet lähettimen lähellä, joten se ei oikeastaan koskaan “lopu” arjessa ts2.tech.Tällä hetkellä practical advancements latauksessa ovat: yhä nopeampi langallinen lataus, joka minimoi käyttökatkokset, ja entistä kätevämpi langaton lataus, josta tulee magneettisen kohdistuksen ansiosta käytännössä idioottivarmaa. Yhdessä nämä innovaatiot tekevät puhelimen virran ylläpitämisestä helpompaa kuin koskaan. Lähivuosina kiinteä- tai piipohjaisen akun plus ultranopea lataus saattavat jopa muuttaa käyttäytymistämme – sinun ei tarvitse enää murehtia yön yli lataamisesta tai akun riittävyydestä, koska muutama minuutti johdossa (tai latausalustalla) silloin tällöin riittää aina täydentämään varausta.
Kestävyys ja toinen elämä: vihreämmät akut ja pidempi käyttöikä
Kun älypuhelinten akut kehittyvät, rinnalla pyritään tekemään niistä more sustainable and longer-lasting – sekä planeetan että meidän itsemme vuoksi. Nykyaikaiset akut sisältävät paljon eksoottisia materiaaleja (litium, koboltti, nikkeli jne.), ja näiden materiaalien louhinnalla ja hävittämisellä on ympäristö- ja eettisiä vaikutuksia. Akun tulevaisuus ei ole pelkästään suorituskykyä; kyse on myös siitä, että ne olisivat greener and more responsible.
Kierrätysmateriaalit ja eettinen hankinta
Yksi suuri trendi on kierrätettyjen metallien käyttö akuissa kaivostoiminnan tarpeen vähentämiseksi. Koboltti on esimerkiksi keskeinen ainesosa monissa litiumioniakkujen katodeissa, mutta koboltin kaivostoimintaan on liitetty epäeettisiä työoloja ja ympäristöhaittoja. Vastauksena tähän yritykset, kuten Apple, siirtyvät kierrätettyihin lähteisiin. Apple ilmoitti, että vuoteen 2025 mennessä kaikki Applen suunnittelemat akut käyttävät 100 % kierrätettyä kobolttia ts2.tech. Tämä on merkittävä sitoumus Applen mittakaavassa – se pakottaa kierrätetyn koboltin (vanhoista akuista, teollisuusjätteestä jne.) toimitusketjun kasvamaan. Samoin muut valmistajat lisäävät kierrätetyn litiumin, nikkelin ja kuparin osuutta akuissaan.Myös hallitukset puuttuvat asiaan. Euroopan unioni hyväksyi vuonna 2023 merkittävän akkusäädöksen, joka asettaa tiukat tavoitteet: vuoteen 2027 mennessä ladattavien akkujen (kuten puhelimissa) on sisällettävä vähintään 16 % kierrätettyä kobolttia ja 6 % kierrätettyä litiumia, muiden materiaalien ohella ts2.tech. Laki määrää myös “akku passin” – digitaalisen tiedoston akun materiaaleista ja alkuperästä – ja vaatii valmistajia keräämään ja kierrättämään suuren osan elinkaarensa päähän tulleista akuista ts2.tech. Olennaista on, että EU vaatii kannettaviin elektroniikkalaitteisiin helposti irrotettavat akut vuoteen 2027 mennessä ts2.tech. Tämä tarkoittaa, että puhelinvalmistajien on suunniteltava akut niin, että ne voidaan vaihtaa tai korvata helposti (ei enää pysyvästi kiinni liimattuja akkuja). Tavoitteena on helpottaa kuolleen akun vaihtamista (puhelimen käyttöiän pidentäminen) ja varmistaa, että vanhat akut voidaan poistaa ja kierrättää sen sijaan, että ne päätyisivät kaatopaikalle. Jo nyt nähdään pientä paluuta suunnitteluratkaisuihin, kuten vetoläpysköihin ja vähempään pysyvään liimaukseen joissakin puhelimissa näiden sääntöjen ennakoimiseksi.
Kuluttajan näkökulmasta saatamme pian nähdä puhelinten teknisissä tiedoissa mainintoja “X % kierrätettyä materiaalia akussa” tai “100 % kobolttivapaa”. Itse asiassa jotkut yritykset ovat siirtyneet vaihtoehtoisiin katodikemioihin, kuten litium-rautafosfaattiin (LFP), joissa ei käytetä kobolttia tai nikkeliä (yleistä sähköautoissa ja nyt myös joissakin elektroniikkalaitteissa) hankintaongelmien helpottamiseksi. Kestävyydestä on tulossa myyntivaltti: vuoteen 2030 mennessä saatat valita puhelimen paitsi teknisten ominaisuuksien, myös akun ympäristöystävällisyyden perusteella ts2.tech.
Pidemmät käyttöiät ja toisen elinkaaren käyttö
Akkukeston pidentämisellä on kaksinkertainen hyöty: se on hyväksi käyttäjille (akkua ei tarvitse huoltaa tai vaihtaa niin usein) ja ympäristölle (vähemmän jätettä). Keskustelimme siitä, miten ohjelmisto-ominaisuudet, kuten optimoitu/adaptiivinen lataus, auttavat hidastamaan akun vanhenemista välttämällä ylilatauksen aiheuttamaa rasitusta. iOS:n ja Androidin ominaisuudet, jotka pysäyttävät latauksen 80 %:iin tai oppivat aikataulusi ja viimeistelevät latauksen juuri ennen kuin heräät, voivat merkittävästi säilyttää akun terveyden vuosien ajan ts2.tech ts2.tech. Samoin uudet tekoälypohjaiset järjestelmät, kuten Googlen Adaptive Charging ja Battery Health Assistant, säätävät latausjännitettä akun ikääntyessä pidentääkseen sen käyttöikää ts2.tech. Lopputuloksena on, että kaksivuotiaat puhelimet säilyttävät suuremman osan alkuperäisestä kapasiteetistaan kuin aiemmin. Tyypillinen älypuhelimen akku on nykyään arvioitu noin 80 %:iin terveydestä 500 täyden lataussyklin jälkeen ts2.tech, mutta näillä toimenpiteillä käyttäjät raportoivat akkujen pysyvän yli 90 %:ssa vielä vuoden tai kahdenkin käytön jälkeen – mikä tarkoittaa, että saat enemmän kokonaiskäyttöikää akusta ennen kuin huomaat heikkenemistä.
Parhaista yrityksistä huolimatta jokaisen akun kapasiteetti lopulta heikkenee. Perinteisesti tämä on tarkoittanut, että laitteesta tulee sähköjätettä tai maksat akun vaihdosta. Tulevaisuudessa helpompi vaihdettavuus (EU-säännön ansiosta) voi antaa kuluttajille mahdollisuuden vaihtaa puhelimen akku kuten vaihdamme taskulampun pariston – pidentäen laitteen käyttöikää vielä parilla vuodella uudella kennolla. Tämä ei ainoastaan säästä rahaa (akun vaihto on halvempi kuin uusi puhelin), vaan myös vähentää sähköjätteen määrää.
Entäpä itse vanhat akut? Kasvavassa määrin ollaan kiinnostuneita antamaan niille “toinen elämä.” Vaikka puhelimen akku ei enää pystyisi luotettavasti käyttämään puhelinta (esim. kapasiteetti on laskenut 70 %:iin alkuperäisestä), se voi silti usein varastoida varausta. Innovatiiviset uudelleenkäyttöhankkeet pyrkivät hyödyntämään näitä käytöstä poistettuja akkuja vähemmän vaativissa sovelluksissa. Esimerkiksi Soulin tutkijat huomasivat, että ihmiset yleensä hylkäävät puhelimensa 2–3 vuoden jälkeen, vaikka akuilla olisi vielä noin 5 vuoden käyttöikä jäljellä thecivilengineer.org. He ehdottivat käytettyjen puhelinakkujen uudelleenkäyttöä aurinkovoimalla toimivien LED-valojen energian varastointiin syrjäisillä alueilla thecivilengineer.org. Prototyypissä kolme hylättyä älypuhelimen akkua yhdistettiin noin 12 V:n paketiksi, joka pyöritti 5W LED-lamppua useita tunteja yössä, ladattuna pienellä aurinkopaneelilla thecivilengineer.org. Tällainen järjestelmä voisi tarjota edullista valaistusta sähköverkon ulkopuolisille yhteisöille ja samalla hyödyntää akkuja, jotka muuten päätyisivät jätteeksi – win-win-tilanne kestävyyden ja yhteiskunnallisen hyvän kannalta.
Laajemmassa mittakaavassa toisen elämän akkujen konsepti on jo käytössä sähköautojen akuissa (käytettyjä auton akkuja hyödynnetään kotien tai verkon varastointiin). Älypuhelimien kohdalla tämä on hieman hankalampaa (kennot ovat pieniä ja yksittäin melko tehottomia), mutta voisi kuvitella akkujen kierrätysautomaatteja tai -ohjelmia, joissa vanhat puhelin akut kerätään massoittain joko materiaalien kierrätystä tai akkupankkien kokoamista varten jne. Joitakin haasteita on: käytettyjen kennojen testaaminen ja lajittelu on työlästä, ja uudet akut ovat niin halpoja, että käytetyt kennot eivät usein ole kustannustehokkaita bluewaterbattery.com bluewaterbattery.com. Lisäksi puhelinakkuja on monen muotoisia ja kokoisia, mikä vaikeuttaa standardointia. Silti ympäristöpaineiden kasvaessa saatamme nähdä yritysten mainostavan, miten ne kunnostavat ja uudelleenkäyttävät akkuja. Myös purkamista helpottava suunnittelu (akkujen helpompi irrotettavuus) voi mahdollistaa sekä kierrätyksen että toisen elämän sovellukset, kuten kestävyyden asiantuntijat ovat todenneet bluewaterbattery.com.
Lyhyesti sanottuna, älypuhelinten akkujen tulevaisuus ei koske vain näyttävää uutta teknologiaa – kyse on myös vastuullisuudesta. Käyttämällä kierrätettyjä materiaaleja, varmistamalla eettiset toimitusketjut, pidentämällä akkujen käyttöikää älykkäämmällä hallinnalla ja suunnittelemalla, mitä tapahtuu akun elinkaaren lopussa, ala siirtyy kohti kiertotalousmallia. Sääntelyviranomaiset vauhdittavat tätä kehitystä, ja kuluttajat ovat yhä tietoisempia laitteidensa jalanjäljestä. Toiveena on, että kymmenen vuoden kuluttua puhelimesi akku ei ainoastaan kestä pidempään yhdellä latauksella, vaan myös pidempään koko elinkaarensa ajan, ja kun se on käytetty loppuun, siitä syntyy osa uutta akkua tai tuotetta sen sijaan, että se päätyisi saastuttamaan kaatopaikkaa.
Suurimmat valmistajat: tiekartat ja huhut
Lähes jokainen suuri teknologiayritys on mukana akkujen kehityksessä. Jokaisella älypuhelinvalmistajalla on oma lähestymistapansa – jotkut panostavat varovaiseen kehitykseen, toiset taas aggressiiviseen innovointiin. Näin suuret toimijat navigoivat akkuvallankumousta:
- Apple: Applen lähestymistapa akkuihin on ollut varovainen mutta käyttäjäkeskeinen. Sen sijaan, että he tavoittelisivat äärimmäisiä teknisiä ominaisuuksia, he painottavat luotettavuutta ja pitkää käyttöikää. Esimerkiksi Apple otti käyttöön erittäin nopean latauksen hitaasti – iPhonet nousivat vasta hiljattain noin 20–30 W lataustehoon, mikä on paljon jäljessä joistakin Android-kilpailijoista, ja heidän MagSafe-langaton latauksensa on rajoitettu 15 wattiin techxplore.com techxplore.com. Tämä on osittain suunniteltua: Apple priorisoi akun terveyden ylläpitämistä ja johdonmukaisen käyttökokemuksen varmistamista. iOS:ssa on kehittynyt akunhallinta (kuten Optimoitu lataus -ominaisuus ja akun kunnon seuranta), ja Apple kalibroi pienemmät akkunsa niin, että ne tarjoavat silti hyvän todellisen käyttöajan laitteiston ja ohjelmiston optimoinnilla. Toisaalta Apple panostaa vahvasti kulissien takana seuraavan sukupolven akkuteknologiaan. Alan lähteiden mukaan Applella on salainen sisäinen akkututkimusryhmä. Itse asiassa eteläkorealaisen uutisraportin (ET News) mukaan Apple kehittää omia edistyneitä akkusuunnitelmiaan, ja tavoitteena on mahdollisesti tuoda jotain uutta markkinoille noin vuonna 2025 techxplore.com. Tämä voi liittyä Applen laajempiin projekteihin – erityisesti huhuttuun Apple-autoon, joka vaatisi läpimurtotason akkuteknologiaa (kiinteäelektrolyyttiset akut? erittäin tiheät kennot?), joka voisi myöhemmin siirtyä iPhoneihin ja iPadeihin. Apple on myös edelläkävijä toimitusketjun ratkaisuissa kestävyyden suhteen (kuten kierrätetyn koboltin käyttö) ja oli ensimmäisten joukossa ottamassa käyttöön ominaisuuksia, jotka hidastavat latausta ja pidentävät akun käyttöikää. Huhujen mukaan Apple tutkii kerrosakku-teknologiaa (tapa kerrostaa akkukennoja sisätilan tehokkaammaksi hyödyntämiseksi) tuleviin iPhoneihin sekä mahdollisesti LFP (rautafosfaatti) akkujen käyttöä joissakin laitteissa koboltin poistamiseksi kokonaan. Vaikka Apple ei puhu avoimesti akkujen tutkimus- ja kehitystyöstä, voimme odottaa heidän ottavan käyttöön uusia kemioita, kun ne on todistettu toimiviksi – mahdollisesti yhteistyössä tunnettujen akkuvalmistajien kanssa tai tekemällä strategisia yritysostoja. Ja kun he tekevät akkuhypyn, he todennäköisesti markkinoivat sitä käyttäjän hyötyjen kautta, eivät teknisillä termeillä (“kestää X tuntia pidempään”, “lataa 50 %:iin Y minuutissa” jne.).
- Samsung: Samsung, joka on sekä laitevalmistaja että omistaa tytäryhtiöitä kuten Samsung SDI (akkuteknologian valmistaja), on syvästi mukana akkuinnovaatioissa. Vuoden 2016 Galaxy Note7 -akkuvälikohtauksen jälkeen (joka opetti alalle kovia läksyjä akun rajojen turvallisesta venyttämisestä), Samsung panosti entistä enemmän turvallisuuteen ja asteittaisiin parannuksiin. Toisaalta Samsungin puhelimet eivät ole olleet edelläkävijöitä hurjan nopeassa latauksessa – uusimmat Galaxy-lippulaivat latautuvat noin 45 watin teholla, mikä on vaatimaton verrattuna kiinalaisiin kilpailijoihin. Tämä on todennäköisesti varovainen valinta, jolla pyritään varmistamaan akun pitkäikäisyys ja turvallisuus. Toisaalta Samsung panostaa vahvasti seuraavan sukupolven teknologiaan läpimurtoa varten. He ovat tutkineet kiinteäelektrolyyttisiä akkuja vuosia ja avanneet jopa pilottituotantolinjan. Samsungin strategia vaikuttaa olevan: saada kiinteäelektrolyyttinen teknologia toimimaan ensin pienemmissä laitteissa ja laajentaa siitä. Samsungin komponenttiosaston toimitusjohtaja on vahvistanut, että kiinteäelektrolyyttisten akkujen prototyyppejä puettaviin laitteisiin on työn alla, ja tavoitteena on tuoda ne markkinoille noin vuonna 2025 ts2.tech. Suunnitelmana (korealaismedian mukaan) on kiinteäelektrolyyttinen älykellon akku vuosina 2025–26, ja jos kaikki menee hyvin, kiinteäelektrolyyttinen Galaxy-puhelin noin vuoteen 2027 mennessä ts2.tech ts2.tech. Samsungin kiinteäelektrolyyttisessä suunnittelussa käytetään sulfidia tai oksidikeraamista elektrolyyttiä, ja yhtiö on vihjannut sisäisissä testeissä vaikuttavasta energiatiheydestä ja lataussykleistä. Samaan aikaan he tutkivat myös piianodien käyttöä enemmän – mahdollisesti Galaxy S25 tai S26 voisi hiljaisesti sisältää piitä akussa kapasiteetin kasvattamiseksi hieman (pysyäkseen kilpailijoiden, kuten HONORin, vauhdissa) ts2.tech. Samsung on myös kokeillut grafeenia – muutama vuosi sitten liikkui huhu (ja alan vuotaja twiittasi), että Samsung toivoi julkaisevansa grafeeniakkuisen puhelimen vuoteen 2021 mennessä graphene-info.com. Näin ei kuitenkaan käynyt, mikä osoittaa, ettei grafeeni ollut vielä valmis laajamittaiseen käyttöön. Samsungilla on kuitenkin edelleen grafeeniakkujen patentteja ja yhtiö voi yllättää, jos läpimurto tapahtuu. Kestävyyden osalta Samsungilla on aloitteita koboltin vähentämiseksi akuissa (siirtyminen korkeampaan nikkelipitoisuuteen) ja yhtiö on tietoinen EU:n tulevista kierrätettävyysvaatimuksista ts2.tech. Kaiken kaikkiaan Samsungin julkinen tiekartta viittaa siihen, että tasaisia parannuksia nyt (parempi kestävyys, hieman nopeampi lataus, ehkä hieman suuremmat akut joka sukupolvessa) ja iso harppaus myöhemmin (kiinteäelektrolyyttiset akut).
- Xiaomi, Oppo ja kiinalainen eturintama: Kiinalaiset älypuhelinvalmistajat ovat olleet aggressiivisimpia akun teknologian käyttöönotossa. Xiaomi erityisesti esittelee usein teknologiademoja, jotka pääsevät otsikoihin – mainituista 200W/300W-latauksista heidän työhönsä kiinteäelektrolyyttisten akkujen parissa. Xiaomi esitteli itse asiassa kiinteäelektrolyyttisen akun prototyypin vuonna 2023 (Xiaomi 13 -prototyypissä, jonka kapasiteetti oli 6 000 mAh) notebookcheck.net, asemoiden itsensä uuden kemian käyttöönoton johtajaksi. Xiaomin filosofia on usein ”julkista aikaisin, kehitä usein.” Vaikka tuo 6 000 mAh kiinteäelektrolyyttinen puhelin ei ole kaupallinen, se viestii Xiaomin aikomuksesta olla ensimmäisten joukossa tuomassa todellista kiinteäelektrolyyttistä laitetta markkinoille. Xiaomi on myös vahvasti mukana pikalatauksessa – heidän 120W ja 210W lataavat puhelimensa (kuten Redmi Note -sarjan mallit) olivat julkaisun aikaan nopeimpia, ja he jatkavat rajoja rikkovaa kehitystä. Myös Oppo (ja sen alabrändi OnePlus) olivat supernopean latauksen (VOOC/Warp Charge) ja jopa tehokkaan langattoman latauksen (Oppon 65W AirVOOC) edelläkävijöitä. Nämä yritykset käyttävät yleensä melko perinteisiä akkuja, mutta loistavat insinööritaidolla – esimerkiksi kaksoiskennorakenteilla, erikoislatauspumpuilla ja jopa grafeenilla vahvistetuilla elektrodeilla nopeuden saavuttamiseksi. He ovat usein myös ensimmäisiä ottamaan käyttöön esimerkiksi piianodit – kuten mainittiin, Xiaomin ja Vivon lippulaivamallit vuosina 2023/2024 ottivat käyttöön kiinalaisten akkuvalmistajien toimittamia piiakkuja. Mitä tulee tiekarttoihin: odota Xiaomin ja Oppon jatkavan toistensa haastamista latausnopeudessa (saatamme nähdä 300W latauksen kaupallisesti vuoden tai kahden sisällä, jos lämmönhallinta onnistuu). He saattavat myös julkaista rajoitetun erän puhelimen uudella akkukemialla (Xiaomi voisi tehdä pienen erän ”kiinteäelektrolyyttinen erikoisversio” -puhelimen noin 2025–26, jos prototyypit etenevät). Yksi jokerikortti on Huawei – haasteistaan huolimatta sirutoimitusten kanssa Huaweilla on vahva T&K-osasto ja se on puhunut grafeenista ja muista akkukehityksistä (he käyttivät grafeenilämmönpoistokalvoa vuoden 2016 puhelimissa ja vihjasivat kerran grafeeniakuista, vaikka se ei toteutunut). Jos Huawei keskittyy uudelleen akkuteknologiaan, he voivat yllättää alan jollain uudella. Joka tapauksessa kiinalaiset valmistajat pitävät akkua ja latausta keskeisinä erottautumistekijöinä – tapana erottua ruuhkaisilla markkinoilla techxplore.com. Tämä kilpailu hyödyttää kuluttajia maailmanlaajuisesti, sillä kun yksi yritys todistaa teknologian turvalliseksi ja suosituksi (esim. 15 minuutin lataus), muut kokevat painetta vastata siihen.
- Muut (Google, OnePlus, jne.): Googlen Pixel-puhelimet ovat enimmäkseen seuranneet konservatiivista linjaa Applen tavoin – kohtuulliset akun koot, ei hurjia lataustehoja (Pixel 7:ssa oli noin 20 W lataus). Google näyttää keskittyvän enemmän ohjelmisto-optimointeihin (Adaptive Battery -ominaisuudet, jotka oppivat käyttötapasi ja pidentävät akun kestoa jne.) kuin itse akun rautaan. Google on kuitenkin tuonut käyttöön äärimmäisiä akun säästötiloja ja muita vastaavia, nojaten tekoälyyn käyttöajan pidentämiseksi kapasiteetin kasvattamisen sijaan. OnePlus, kuten mainittiin, kuuluu Oppon alaisuuteen ja on ollut pikalatauksen edelläkävijä (OnePlus 10T:ssa oli 150 W lataus, OnePlus 11 tukee 100 W latausta jne.). OnePlussan huhutaan tuovan Yhdysvaltoihin puhelimen, jossa on piianodi-akku (joka saattaa olla OnePlus 12 tai 13), sillä tällä hetkellä suurin osa piianodi-akuilla varustetuista puhelimista on vain Kiinassa androidauthority.com.
Yhteenvetona voidaan todeta, että jokaisen valmistajan tiekartta heijastaa riskin ja innovaation tasapainoa. Apple ja Google kallistuvat varovaisuuteen ja pitkäaikaiseen käyttökokemukseen, Samsung panostaa pitkäaikaisiin läpimurtoihin samalla kun hioo nykyteknologiaa, ja yritykset kuten Xiaomi, Oppo, Vivo ja HONOR loikkaavat eteenpäin välittömillä innovaatioilla. Kilpailu akkujen saralla on kovaa, ja se on meille hyvä uutinen. Se tarkoittaa, että jokainen puhelinsukupolvi tuo konkreettisia parannuksia – olipa kyseessä puhelin, joka latautuu kaksi kertaa nopeammin, kestää muutaman tunnin pidempään tai ei yksinkertaisesti heikkene yhtä nopeasti vuoden käytön jälkeen ts2.tech ts2.tech. Kuten eräs alan asiantuntija totesi, parempi akku on nyt keskeinen tapa erottua joukosta, jossa tekniset tiedot ovat muuten hyvin samankaltaisia techxplore.com – joten valmistajilla on vahva kannustin tuoda todellisia edistysaskeleita.
Haasteet ja tulevaisuuden näkymät
Kaikkien näiden jännittävien kehitysten keskellä on tärkeää hillitä odotuksia. Akut ovat vaikeita – niihin liittyy monimutkaista kemiaa ja materiaalitiedettä, ja edistys tapahtuu usein hitaammin kuin hypetys antaa ymmärtää. Kun katsomme tulevaisuuteen, on syytä tunnistaa keskeiset haasteet ja rajoitukset:
- Hype vs Todellisuus -aikataulut: Olemme nähneet optimistisia ennusteita, jotka eivät ole toteutuneet. Esimerkiksi grafeeniakkujen huhuttiin olevan Samsungin puhelimissa vuoteen 2020 mennessä graphene-info.com – nyt on vuosi 2025, eikä niitä vieläkään ole. Kiinteäelektrolyyttisiä akkuja kutsuttiin “pyhäksi graaliksi”, joiden piti olla käytössä jo 2020-luvun puolivälissä, mutta nyt näyttää siltä, että aikaisintaan 2020-luvun lopulla niitä nähdään puhelimissa. Opetus: läpimurtojen kaupallistaminen vie aikaa. Laboratoriotulokset eivät aina siirry helposti massatuotantoon – skaalaus voi paljastaa uusia ongelmia. Joten vaikka seuraavan vuosikymmenen tiekartta on täynnä lupauksia, meidän kannattaa odottaa vähittäisiä parannuksia (10–30 % parannuksia askel askeleelta) sen sijaan, että seuraavaan puhelimeesi tulisi yhtäkkiä 10× harppaus.
- Valmistus ja kustannukset: Monet uudet teknologiat ovat kalliita tai hankalia valmistaa. Kiinteäelektrolyyttisten akkujen tuotanto, kuten mainittiin, maksaa moninkertaisesti nykyisiin litiumioniakkuihin verrattuna ts2.tech. Grafeenimateriaalit ovat kalliita ja vaikeita integroida tasaisesti usa-graphene.com. Jopa piianodit, jotka ovat nyt kaupallisia, vaativat uusia tehdasprosesseja käyttöönottoon. Uuden akkuteknologian kustannusten alentaminen ja tuotannon kasvattaminen vie usein vuosia. Muista, kuinka kauan kesti, että litiumioniakut halpenivat – vuosikymmeniä kehitystä ja mittakaavaetuja. Sama pätee kiinteäelektrolyyttisiin tai Li-S-akkuihin: ensimmäiset laitteet voivat olla kalliita tai saatavilla vain rajoitetusti. Hyvä uutinen on, että kulutuselektroniikka on valtava markkina, ja kun myös sähköautot ottavat nämä teknologiat käyttöön, mittakaava kasvaa ja hinnat laskevat. Mutta lyhyellä aikavälillä kannattaa odottaa, että ensimmäinen kiinteäelektrolyyttinen puhelin (esimerkiksi) on melko kallis tai huonosti saatavilla.
- Kestävyys ja heikkeneminen: Jokaisen uuden akkukemian on todistettava kestävyytensä. Erittäin suurikapasiteettisesta akusta ei ole hyötyä, jos se menettää merkittävästi kapasiteettiaan jo 100 latauskerran jälkeen. Li-rikki on tästä hyvä esimerkki – uskomaton energiatiheys, mutta perinteisesti erittäin huono sykl kestävyys ts2.tech. Tutkijat pyrkivät ratkaisemaan näitä ongelmia (esim. lisäaineet estämään rikin siirtymistä, suojapinnoitteet kiinteäaineakuissa dendriittien muodostumisen estämiseksi). Jonkin verran edistystä on tapahtunut – esimerkiksi QuantumScape raportoi kiinteäaineakuista, jotka säilyttivät yli 80 % kapasiteetistaan 800 syklin jälkeen, ja tämä luku paranee jatkuvasti. Silti kaikki uudet puhelin akut joutuvat tarkkaan syyniin sen suhteen, miten ne kestävät 2–3 vuoden päivittäisen latauksen. Valmistajat ovat todennäköisesti varovaisia varmistaakseen, että uudet akut täyttävät vähintään kuluttajien odottaman ~500 sykliä = 80 % kapasiteettia -standardin ts2.tech. Kestävyyden toinen puoli on pikalatauksen vaikutus: 200 W:n syöttäminen akkuun toistuvasti voi nopeuttaa kulumista, ellei sitä hallita huolellisesti. Siksi ohjelmistolla on tärkeä rooli latauskäyrien hallinnassa vaurioiden minimoimiseksi. Kuluttajina meidänkin voi olla tarpeen muuttaa tapojamme (esimerkiksi käyttää pikalatausta vain tarvittaessa ja ladata hitaammin yön yli akun terveyden säilyttämiseksi – jotkin puhelimet antavat valita tämän).
- Turvallisuus: Turvallisuutta ei voi unohtaa. Mitä energiatiheämpi akku, sitä enemmän energiaa on pakattu pieneen tilaan – mikä voi olla tuhoisaa, jos energia vapautuu hallitsemattomasti (tuli/räjähdys). Note7:n kaltaiset tapaukset osoittivat, miten pienikin virhe voi aiheuttaa suuria ongelmia. Jokaisella uudella kemialla on oma turvallisuusprofiilinsa: kiinteäaineakkuja pidetään turvallisempina (palamattomia), mutta jos niissä käytetään litium-metallia, väärinkäytössä on riski lämpökarkaamiseen. Grafeenilisäaineet voivat parantaa jäähdytystä, mutta akku varastoi silti valtavasti energiaa, joka voi oikosulussa purkautua. Valmistajat testaavat uusia akkuja perusteellisesti murskaamalla, puhkaisemalla, kuumentamalla jne., varmistaakseen, että ne täyttävät standardit. Odotettavissa on, että yhä useammissa puhelimissa on monikerroksisia turvatoimia (lämpötila-anturit, fyysiset katkaisijat, paineventtiilit), kun kokeillaan energiatiheämpiä kennoja ts2.tech ts2.tech. Myös viranomaiset seuraavat tarkasti – sertifiointistandardit voivat kehittyä uusille akkuteknologioille. Ihannetilanne olisi, että kiinteäaineakkujen kaltaiset teknologiat, jotka luonnostaan vähentävät paloriskiä, yleistyvät ja tekevät laitteistamme kokonaisuudessaan turvallisempia. Siihen asti mikä tahansa yritys, joka tuo markkinoille uudenlaisen akun, tekee sen todennäköisesti hyvin varovasti (luultavasti ensin yhdessä mallissa, jotta voidaan seurata todellista suorituskykyä).
- Suunnittelun kompromissit: Jotkut edistysaskeleet saattavat pakottaa muutoksiin suunnittelussa. Kiinteäelektrolyyttinen akku ei ehkä vielä ole yhtä joustava tai ohut kuin nykyiset litium-polymeeriakut, mikä voi aluksi vaikuttaa laitteiden muotoiluun. Suurempi kapasiteetti tarkoittaa usein raskaampaa akkua; puhelinvalmistajien täytyy silloin tasapainottaa painonjakaumaa. Jos käyttäjän vaihdettavat akut palaavat sääntelyn vuoksi, se voi vaatia suunnittelukompromisseja (esim. akun tiivistämättä jättäminen voi heikentää ohuutta tai vedenkestävyyttä, ellei kekseliäs suunnittelu ratkaise tätä). Saatamme nähdä paluun hieman paksumpiin puhelimiin tai modulaarisiin ratkaisuihin näiden muutosten vuoksi. Toisaalta, jos energiatiheys kaksinkertaistuu, puhelimista voisi tulla ohuempia tai niihin voisi lisätä muita ominaisuuksia pelkän käyttöajan pidentämisen sijaan. Kyseessä on jatkuva tasapainottelu suunnittelun, akun keston ja ominaisuuksien välillä.
- Ympäristövaikutus: Vaikka tavoitteenamme on vihreämpi teknologia, tässäkin on haasteita. Jos uudet akut käyttävät vähemmän kobolttia mutta enemmän jotain muuta, on varmistettava, että nämä materiaalit hankitaan vastuullisesti. Kierrätysprosessien on pysyttävä uusien kemioiden perässä – esimerkiksi kiinteäelektrolyyttisen akun kierrätys voi poiketa litiumioniakun kierrätyksestä. Alan on kehitettävä kierrätysmenetelmiä piipitoisille tai rikkiakuille, jos ne yleistyvät. EU:n akkudirektiivit ovat hyvä sysäys tähän suuntaan, ja todennäköisesti näemme lisää painotusta kierrätettävyyden suunnitteluun (esim. helpommin irrotettavat kennot). Toinen haaste on valmistuksen energiankulutus – joidenkin materiaalien (kuten grafeenin tai erittäin puhtaan piinanolangan tuotanto) valmistus voi olla energiaintensiivistä, mikä voi kumota osan ympäristöhyödyistä, ellei sitä hallita uusiutuvalla energialla.
Näistä haasteista huolimatta asiantuntijat ovat optimistisia siitä, että etenemme vakaasti eteenpäin. Ben Wood, CCS Insightin tutkimusjohtaja, totesi, että ennätysmäärä rahaa virtaa akkuteknologiaan ja että nyt on todellakin “jännittävä aika akuille” – edistystä tapahtuu monella rintamalla yhtä aikaa techxplore.com. Hän kuitenkin varoitti, että todellinen vallankumous (kuten puhelin, joka kestää kaksi viikkoa kovaa käyttöä yhdellä latauksella) on yhä kaukainen tavoite, jonka saavuttaminen vaatii “vuosia ja vuosia” työtä techxplore.com. Vähittäiset parannukset kertyvät: 20 % parannus täällä, 30 % nopeampi lataus tuolla, 5× pidempi elinkaari jossain muualla – ja yhdessä nämä tuntuvat vallankumoukselta, vaikka yksittäistä taika-akkua ei ilmestyisikään yhdessä yössä.
Kuluttajille älypuhelinten akkujen tulevaisuus näyttää valoisalta. Seuraavien vuosien aikana voit odottaa: nopeamman latauksen yleistymistä (hitaiden latausten aika on ohi), hieman pidempää akun kestoa jokaisessa sukupolvessa (korkeamman tiheyden ja tehokkuuden ansiosta) sekä akkuja, jotka kestävät pidempään käyttöikänsä aikana ennen vaihtotarvetta (sopeutuvan latauksen ja hitaammin heikkenevien materiaalien ansiosta). Näemme myös enemmän painotusta akun “vihreyteen” – saatat kuulla kierrätyssisällöstä tai siitä, kuinka helppoa akun vaihto on. Ja ehkä tämän vuosikymmenen loppuun mennessä markkinoille tulee ensimmäiset puhelimet, joissa on kiinteäelektrolyyttiset akut tai muita uuden sukupolven kennoja, mikä antaa esimakua aivan uudesta akkuteknologian aikakaudesta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että vaatimaton puhelimen akku on kokemassa suurimman muutoksensa vuosikymmeniin. Lataa minuuteissa, kestää päiviä saattaa kuulostaa iskulauseelta, mutta näiden innovaatioiden ansiosta se on yhä lähempänä toteutumista. Nykyisin kapasiteettia kasvattavat piianodit, tulevaisuudessa odottavat kiinteäelektrolyyttiset ja grafeenipohjaiset teknologiat sekä latausnopeudet, jotka vielä muutama vuosi sitten olisivat tuntuneet mahdottomilta – kaikki nämä edistysaskeleet yhdistyvät mullistaen suhteemme laitteisiimme. Seuraavan kerran, kun laitat puhelimesi lataukseen, muista, että muutaman vuoden kuluttua ”lataaminen” ei ehkä enää ole tarpeen – ja akun kestosta huolehtiminen voi olla vanhanaikainen ongelma. Älypuhelinten akkujen tulevaisuus ei ole vain suurempia lukuja – kyse on pohjimmiltaan paremmasta käyttökokemuksesta: enemmän vapautta, enemmän mukavuutta ja puhtaampi omatunto taskussamme olevan teknologian suhteen. Ja tuo tulevaisuus on latautumassa luoksemme nopeasti.
Lähteet: ts2.tech ts2.tech androidauthority.com notebookcheck.net ts2.tech techxplore.com ts2.tech thecivilengineer.org techxplore.com ja muut yllä mainitut.
