Is snelladen schadelijk voor de accu van je smartphone?
Kort antwoord: nee, snelladen is niet schadelijk. Hieronder lees je in detail waarom.
Om deze vraag te beantwoorden, moeten we naar 3 factoren kijken:
⚠️ Eerste factor: de chemie van de accu en de bijbehorende beperkingen.
Smartphones gebruiken meestal Li-Ion- en Li-Pol-accu's. Qua opbouw en chemische processen lijken ze sterk op elkaar, al kunnen Li-Pol-accu's een iets hogere spanning hebben (tot 4.35V). Beide typen worden vaak samen lithium-accu's genoemd. Er bestaan ook LiFePo4-accu's. Die behoren eveneens tot de lithiumaccu's, maar hebben een andere spanning (maximaal 3.65V) en een lagere energiedichtheid. Daarom worden ze vooralsnog niet in smartphones gebruikt.
Lange tijd gold voor Li-Ion-accu's de regel dat de laad- of ontlaadstroom niet hoger mocht zijn dan 0.5-1C, oftewel 0.5-1A per 1000mAh capaciteit. Inmiddels is de accuchemie veranderd. Andere elektrolyten en elektrodematerialen hebben sommige fabrikanten in staat gesteld accu's te maken die een hoge stroom zonder schade verdragen: tot 6C (OPPO), 8-12C (Infinix) en zelfs 15C (Xiaomi, Vivo) per cel.
⚠️ Tweede factor: de temperatuur.
Temperatuur is waarschijnlijk de belangrijkste factor voor de levensduur en stabiele werking van een accu. Warmte ontstaat:
in de accu zelf tijdens het laden, afhankelijk van de chemie en de kwaliteit van de productietechniek (zie de eerste factor);
in de laadcontroller wanneer die de spanning van de oplader omzet naar de spanning van de accu;
in de onderdelen van de smartphone terwijl ze werken (processor, geheugen enzovoort).
Warmte afvoeren (koelen) is een belangrijke technische uitdaging. De metalen behuizing van de smartphone werkt vaak als koellichaam.
Het is belangrijk om de temperatuur van de interne onderdelen, en vooral die van de accu, te bewaken. Daarom zitten er altijd temperatuursensoren op de accu. Als een ingestelde temperatuurgrens wordt overschreden, wordt de laadstroom verlaagd of stopt het laden helemaal. In zeer kritieke gevallen schakelt de smartphone uit.
⚠️ Derde factor: de technologie of het protocol waarmee de accu wordt geladen.
Er bestaan veel verschillende laadprotocollen voor accu's, die zich samen met de productietechnologie voor accu's en laadcontrollers hebben ontwikkeld. Vroege protocollen zoals DCP, QC2.0 en PD leveren stroom met een vaste spanning van de oplader aan het apparaat dat wordt opgeladen. Welke spanning en stroomsterkte daarbij worden gebruikt (binnen de vaste opties die de laadadapter aanbiedt), bepaalt de laadcontroller van de smartphone. Bijvoorbeeld 5V1.5A of 9V3A.
Later verschenen efficiëntere snellaadprotocollen, zoals PPS (gebruikt door smartphones van Samsung en Google Pixel) en vergelijkbare protocollen (QC3, QC4, QC5, UFCS), naast merkspecifieke protocollen (Samsung SFC, OPPO VOOC/SuperVOOC, Xiaomi HyperCharge). Hun voordeel is dat ze spanning en stroom binnen het toegestane bereik flexibel kunnen aanpassen, bijvoorbeeld 3.3-21V-5A. Daardoor kan stroom met de juiste spanning en sterkte rechtstreeks naar de accu gaan, zonder spanningsomzetting. Dat beperkt de totale warmteontwikkeling aanzienlijk: bij spanningsomzetting kan tot 10% verloren gaan, waardoor de smartphone en ook de accu merkbaar warmer worden. Met zulke snellaadprotocollen kan het laadvermogen aanzienlijk stijgen terwijl de accutemperatuur tijdens het laden aanvaardbaar blijft.
Een accu wordt geladen volgens het CC/CV-principe. Aan het begin van de cyclus krijgt een ontladen accu de hoogst toegestane stroomsterkte, terwijl de temperatuur voortdurend wordt bewaakt. Zodra de maximaal toegestane spanning voor die accu is bereikt (bijvoorbeeld 4.2V), blijft de spanning constant en neemt de stroomsterkte geleidelijk af. Tegen het einde van de laadcyclus daalt de laadstroom vrijwel tot nul en wordt de spanning met een zeer kleine stroom constant gehouden.
Het laadprotocol wordt bepaald wanneer de laadadapter verbinding maakt met het apparaat dat wordt opgeladen. Niet alleen de laadadapter en de smartphone moeten het benodigde protocol (en de juiste versie) ondersteunen. Soms moet ook de kabel daarvoor geschikt zijn. Om bijvoorbeeld de maximale laadsnelheid van geavanceerde Samsung-apparaten te halen, is een USB-C - USB-C-kabel met een e-marker-chip en een vermogensklasse van 100W of 240W nodig, omdat de stroomsterkte 5A kan bereiken. Een gewone USB-C - USB-C-kabel zonder e-markeerchip (60W) staat slechts 3A toe. Daardoor kan de smartphone zijn volledige snellaadpotentieel niet benutten.
ℹ️ Conclusies:
Laadprotocollen die de accu rechtstreeks laden zonder spanningsomzetting (PPS en vergelijkbare protocollen) zijn veel efficiënter. Ze ontwikkelen tijdens het laden de minste warmte en vormen de beste manier van laden om de levensduur van de accu te verlengen.
De laadcontroller is net zo belangrijk voor het systeem als de accu zelf en beschermt die accu. De controller kiest het beste beschikbare laadprotocol en stemt de laadstroom af op het laadniveau van de accu. Daarbij houdt hij ook rekening met de eigenschappen en beperkingen van de accu en met het toegestane temperatuurbereik. Zo levert zelfs het gebruik van eenvoudigere en oudere snellaadprotocollen een aanvaardbaar resultaat op.
