Batterij opladen en leeglopen: hoe werkt een accu?

Als het gaat om het opladen van apparatuur als smartphones en laptops, lijkt iedereen er wel vreemde gebruiken op na te houden. Zo laten mensen de batterij van hun nieuwe gadget eerst volledig leeglopen voordat ze hem in gebruik nemen of wordt direct de stekker uit het stopcontact gehaald wanneer de accu vol is. Maar hoe ga je het beste om met je accu? Daar komen we achter door experts uit te laten leggen hoe accu's werken.
Accu’s, ook wel batterijen genoemd, zijn één van de belangrijkste onderdelen van elektronica. Zonder accu werkt je peperdure telefoon, laptop of handige e-reader immers niet. Toch weten maar weinig mensen hoe een accu werkt en gaan er veel mythes op internet rond over het op- en ontladen van accu’s. Tijd om voor eens duidelijkheid te scheppen. In dit artikel focussen we ons op lithium-ion-accu’s, het type batterij dat het meest gebruikt wordt in consumentenelektronica.

Nieuwe accu opladen

Als je je nieuwe gadget uit de doos haalt, wil je hem natuurlijk meteen instellen en gebruiken. Maar wacht: op internet staat dat je de accu eerst moet opladen en daarna pas met het apparaat aan de slag mag gaan. Klopt dat? Nee, zegt prof. dr. Peter Notten, hoogleraar Energy Materials and Devices aan de Technische Universiteit Eindhoven. “Een lithium-ion-accu is in de fabriek al een aantal keer geladen en ontladen, bedoeld om een goede start te maken. Eerst wel of niet de accu opladen, heeft voor zover ik weet geen invloed op de levensduur van de accu.”
Dr. Marnix Wagemaker, professor en batterijonderzoeker aan de Technische Universiteit Delft, beaamt dit. “Bij lithium-ion-accu’s maakt dit niets uit.”
Dat scheelt, je kunt je spiksplinternieuwe elektronica de eerste keer dus direct gebruiken. Behalve als de accu al (bijna) leeg is, natuurlijk.

Goedkope opladers kunnen gevaarlijk zijn

Grote kans dat jij je telefoon, tablet en andere gadgets niet alleen oplaadt met de originele kabel en stekker, maar ook met niet-originele accessoires van bijvoorbeeld de discountwinkel of een Chinese webshop. Merkloze laders van zulke winkels zijn weliswaar veel goedkoper, maar die lagere prijs moet ergens vandaan komen. De onderdelen die gebruikt worden in spotgoedkope kabels en stekkers, zijn vaak van mindere kwaliteit en zijn soms zelfs gevaarlijk. Hoogleraar Notten noemt het gebruik van goedkope, niet-originele accessoires dan ook ‘niet verstandig’.
“De lader moet helemaal zijn afgestemd op de batterij, de communicatie tussen die twee is ontzettend belangrijk. De nauwkeurigheid van de lader bepaalt voor een groot deel hoe de veroudering van de batterij verloopt.” Bij een zogeheten mismatch tussen de lader en de accu, kunnen er volgens Notten ‘rare dingen’ gebeuren, zoals kortsluiting.
Wagemaker voegt hieraan toe: “bij de oplader die wordt meegeleverd bij het product is goed nagedacht hoeveel voltage hij mag leveren aan de accu, bijvoorbeeld 4,2 volt. Als je een andere oplader gebruikt die een maximum van bijvoorbeeld 4,4 volt heeft, dan wordt je accu op een te hoog potentiaal opgeladen. Is het iets te hoog, dan is het vooral slecht voor de levensduur van de accu, maar een te groot verschil kan inderdaad gevaarlijk zijn.”

Usb-C

Kijk bij apparaten met een usb-c-aansluiting extra goed uit, want usb-c ondersteunt hogere voltages dan het welbekende micro-usb 2.0. Steeds meer elektronica hebben een usb-c-poort en alhoewel er een duidelijke omschrijving is van de usb-c-standaard, houden lang niet alle fabrikanten zich hieraan. Zo voldeden de usb-c-kabels van de OnePlus 2- en 3-telefoons niet aan de standaard en brengen dubieuze accessoiremerken nog steeds (goedkopere) kabels en stekkers uit die een hogere maximale output hebben dan wenselijk is. Dat is gevaarlijk, omdat het kan leiden tot een oververhitte accu die op zijn beurt weer in de brand kan vliegen of ontploffen. Controleer voor je een usb-c-product koopt dus goed of de maximale output in volt en ampères overeenkomt met die van de originele productaccessoires. Of koop nog een originele kabel of stekker, dan weet je zeker dat je goed zit.

‘s nachts opladen

“In principe kan het”, vertelt hoogleraar Notten. “Lithium-ion-accu’s gebruiken de bekende CCCV-oplaadmodus waarbij de eerste helft van de accu snel oplaadt en het tweede deel langzamer om gevaarlijke situaties te voorkomen. Maar als de accu lange tijd, bijvoorbeeld een nacht, aan de oplader hangt, treden er wel kleine nevenreacties op die de levensduur van de accu verkleinen.” Dat effect merk je niet na een paar maanden, het duurt wel langer.
Ook Wagemaker noemt het veilig genoeg om apparatuur ‘s nachts aan de oplader te hangen, mits je originele accessoires gebruikt. “Als de lader goed is, weet hij dat de accu is opgeladen en stopt hij. Er loopt dan geen stroom meer door en dus is er geen gevaar.” Toch laadt de hoogleraar zijn apparatuur zelf niet ‘s nachts op, puur voor de zekerheid.
De deskundigen hebben nog een dringend advies aan wie zijn telefoon ‘s nachts oplaadt onder het kussen: stop er direct mee! Notten: “het zou verboden moeten zijn, want een accu kan onder een kussen zijn warmte niet kwijt. En een accu mag niet te warm worden, want een hogere temperatuur kan leiden tot allerlei rare dingen zoals kortsluiting.” Ook fabrikanten als Apple waarschuwen voor accu-oververhitting. Op zijn website zegt de iPhone-maker dat de lithiumbatterij in de iPhone beschadigd kan raken door hoge temperaturen. Apple raadt klanten daarom aan een eventueel hoesje om hun toestel te verwijderen als het apparaat erg warm wordt tijdens het opladen.
De beste temperatuur om een accu op te laden is kamertemperatuur. De telefoon, laptop of tablet in de volle zon opladen is volgens hoogleraar Notten absoluut niet goed voor de accu omdat de negatieve nevenreacties van het laden sneller gaan bij hogere temperaturen.

Accu kalibreren

Als de accuduur van je apparaat (plots) tegenvalt en je er geen verklaring voor hebt, kun je de accu kalibreren voor een soort reset. Nintendo adviseerde deze methode vorig jaar bijvoorbeeld toen zijn Switch-gameconsole geplaagd werd door een accuprobleem.
Hoogleraar Notten geeft aan dat deze methode werkt voor de accu’s die vroeger gebruikt werden, maar hij gelooft niet dat het een belangrijke rol speelt bij de huidige lithium-accu’s die onder andere in tablets en laptops zitten.

Accu sneller leeg als het koud is

Bij een lage temperatuur gaat de spanning van de accu naar beneden en hoe kouder het is hoe sneller dat gaat. Hoogleraar Notten: “als de accu bij de ondergrens van de spanning is, stopt hij ermee. En het apparaat dan ook. Hij lijkt dan leeg, maar dat is niet zo. Als je hem binnen tot kamertemperatuur verwarmt, doet hij het weer.” Zijn redenatie wordt gesteund door collega-hoogleraar Wagemaker. Het advies is dan ook om je gadget in de winter warm te houden door hem in je tas of jaszak te stoppen.

Snelladers en draadloze opladers?

Volgens Wagemaker van de TU Delft is het helder waarom snelladers slechter zijn voor de accu dan langzamer opladen. “Bij snel opladen wordt er continue met een hoger voltage stroom in de accu geduwd, vaak zo hoog als de accu toestaat. Dat is hartstikke mooi, want de accu laadt snel op, maar als je altijd een snellader gebruikt, laad je dus altijd op tegen de limiet van de accu. Dat versnelt de veroudering van de accu en heeft dus een negatief effect op de levensduur.”
Bij draadloze opladers met een hoge maximale spanning is dit in principe niet anders, zegt Notten. Het draadloos opladen van de accu is een techniek die vooral populair is op (duurdere) smartphones. Het laden werkt grofweg zo: je doet de stekker van het oplaadstation in het stopcontact en legt je smartphone op het station, waarna de telefoon de magnetische energie omzet naar spanning om de accu op te laden.
Een Amerikaanse journalist meldde onlangs op basis van eigen onderzoek dat de accu bij draadloos opladen meer cycli maakt dan bij bekabeld opladen en dus sneller veroudert. Meerdere deskundigen hebben recent aan Nu.nl laten weten dat die bewering onwaarschijnlijk is. Eén van hen legt uit de accu de ontvangen energie namelijk op dezelfde manier behandelt als wanneer er gebruikt wordt gemaakt van een bekabelde oplader. Om schade aan de accu en andere telefoononderdelen te voorkomen, verplicht de meestgebruikte standaard voor draadloos opladen (Qi) fabrikanten bovendien om een schild te bouwen rond de spoel van de smartphone.

Tot 100 procent laden?

Een volledig opgeladen accu geeft een zeker gevoel, maar een accu tot honderd procent opladen is slecht voor de levensduur. “Het heeft allemaal met de maximale spanning te maken”, verklaart hoogleraar Notten van de TU Eindhoven. “Die spanning heeft invloed op de levensduur van de accu. Blijf daarom weg van de boven- en onderkant van het op- en ontladen.’ Volgens Notten kun je de lithium-ion-accu van je apparaat beter opladen tot tachtig of negentig procent en hem niet onder de twintig procent laten komen.
“Dat is beter dan dat je de accu helemaal leeg maakt.” Het Amerikaanse Battery University, één van de bekendste bedrijven dat accu’s test, onderstreept dit, net als smartphonefabrikanten als Samsung.
Professor Wagemaker van de TU Delft beaamt dat de levensduur van de accu het beste blijft als de capaciteit tussen de twintig en tachtig procent wordt gehouden. Hij onderstreept de redenatie van Notten: “vermijd als het kan het einde van het opladen en het opladen vanaf nul, dus een lege accu. Als je aan de levensduur denkt, gebruik je niet de hele capaciteit van de accu – maar dan geef je wel wat stroom weg.”
Een accu die nooit helemaal vol is, moet dus ook sneller aan de oplader. Niet ideaal, maar vaker laden is wel beter voor de levensduur van de accu, zeggen batterijtestbedrijf Battery University en hoogleraar Notten.

Levensduur lithium-ion-accu

Een apparaat met accu slijt altijd. Veel elektronica als smartphones en tablets hebben een platte lithium-ion-accu, legt Wagemaker als eerste uit. Dit type accu neemt minder ruimte in dan een cilindervormige lithium-ion-accu, maar heeft ook een kortere levensduur. Omdat bijvoorbeeld laptops steeds dunner worden, stappen ook die vaker over van een cilindervorm naar een platte accu. Hoelang de accu meegaat, verschilt per accu en dus per apparaat. Elke keer als de accu volledig oplaadt, telt dat als een cyclus. Een platte lithium-ion-accu gaat gemiddeld tussen de vijfhonderd en zevenhonderd cyclussen mee.
Wie zuinig omgaat met zijn accu door hem langzaam op te laden en hem tussen de twintig en tachtig procent te houden, kan volgens Wagemaker merkbaar langer met het apparaat doen. “Als wij zoiets in het laboratorium doen, halen we merkbaar veel meer cyclussen, dus oplaadbeurten uit de accu. Dat merk je vooral na de zevenhonderd.”

Beruchte Samsung Galaxy Note 7

Af en toe duiken er berichten op over gevaarlijke opladers, kabels en producten. De Samsung Galaxy Note 7 is misschien wel de bekendste van de afgelopen jaren. Het toestel kwam in augustus 2016 uit en binnen een paar weken verschenen er meldingen dat het toestel brandgevaarlijk was. Bij een aantal consumenten was hun telefoon in de brand gevlogen of zelfs ontploft. Samsung startte daarom begin september een terugroepactie en kwam snel daarna met nieuwe Note 7-modellen die wél een veilige accu zouden hebben. Toen ook deze nieuwe exemplaren in sommige gevallen spontaan in brand vlogen, werd besloten om de Galaxy Note 7 wereldwijd terug te halen. Winkels stuurden nog niet-verkochte modellen terug naar de fabrikant en de miljoenen klanten kregen een brandveilige doos thuisgestuurd om het toestel te retourneren. Het fiasco kostte Samsung meer dan tien miljard dollar en sloeg een deuk in de reputatie van het merk. Uit eigen onderzoek concludeerde Samsung later dat er productiefoutjes in de accu waren geslopen, waardoor sommige exemplaren te groot en te klein waren en bij gebruik oververhit raakten.

ACER AP15B8K  voor Acer Aspire Switch 11 SW5-173 SW5-173P serie Li-ion 4550Wh/34.5Wh 7.6V
HF12 laptop adapter voor Philips HF3520/3485/3480/3471/3470 Wake-Up Light EXCELLENT
ADP-120MH D laptop adapter voor MSI Gateway Series
504965-001 laptop adapter voor HP TFX0220D5WA Replace Power Supply Upgrade 250 Watt 250W 504966-001
MSI BTY-L76  voor MSI GS70 serie  li-ion 5400MAH 11.1V
A11-120P2A laptop adapter voor Microsoft Xbox 360E Game Console Power Adapter