Jämfört med andra funktioner i mobilen rör sig batteriutvecklingen framåt i ganska makligt tempo. Om batterikapaciteten hade ökat i samma takt som surfhastigheten eller skärmupplösningen under de senaste 10 åren hade ett mobilbatteri idag kunnat lagra ungefär lika mycket energi som ett bilbatteri. Den siffran kommer vi inte i närheten av. Det senaste decenniet har kapaciteten ökat från storleksordningen 3 till 5 wattimmar. Trots den stora skillnaden i kapacitet kostar ett bilbatteri på 720 wattimmar (60 Ah) ungefär lika mycket som ett mobilbatteri. Så vad skiljer batterierna åt och varför använder vi batterier som kostar 100 gånger mer per wattimme i mobilerna? En liten del av svaret är skalfördelar – ett större batteri blir billigare än ett litet per wattimme. Men mest handlar det om att man kan bygga laddningsbara batterier på många olika sätt – med olika batterikemier – och varje lösning är förknippad med sina för- och nackdelar.

Batterierna utvecklas och blir lite bättre och billigare för varje år men det har gått 15 år sedan det senaste stora teknikklivet, och därifrån fram till idag har mobilernas strömförbrukning ökat mycket snabbare än batteriernas kapacitet. Framtidens batterier skulle kunna använda helt nya kemiska reaktioner – till exempel litium-luft som genom att använda syre från omgivningen öppnar för batterier med 10 gånger högre kapacitet i förhållande till vikten. En annan möjlighet är att supermaterial som kolnanorör eller grafen kan snabba på utvecklingen så att prestandan ökar med mer än de 10 procent per år som vi fått vänja oss vid.

För alla som inte orkar vänta på bättre batterier finns alternativet att ladda mobilen från en portabel strömkälla – oberoende av elnätet. Här går utvecklingen snabbare och det finns många intressanta alternativ. Solenergi sjunker snabbt i pris – för under 1 000 kr kan man köpa en solpanel som laddar upp en mobil lika snabbt som originalladdaren även när det är lite molnigt. Om väskan inte rymmer en solpanel med tillräckligt hög effekt finns bränsleceller – ett »batteri« som omvandlar vätgas eller alkohol till elektricitet så länge du fyller på med nytt bränsle. Bränsleceller som är anpassade för att ladda mobiler finns på marknaden idag, men priset är ganska högt – omkring 1 000 kr för hårdvaran och 50 kr per laddning för patronerna som genererar vätgasen. Etanol- eller metanoldrivna bränsleceller vore mer praktiska – ett lätthanterligt och energirikt bränsle som kan omvandlas till elektricitet med låga förluster. Tekniken är populär för att ladda batterier i båtar och husbilar, men bortsett från Toshibas Dynario-laddare som släpptes i en liten serie 2009 är det svårt att hitta en bärbar bränslecell med låg driftkostnad.

Kemi i många varianter
Alla batterier alstrar ström genom elektrokemiska reaktioner. Bilbatterier använder blyplattor dränkta i svavelsyra. Vanliga engångsbatterier har poler av mangan och zink varvade med lut. Batterierna består av tre huvuddelar. Två så kallade elektroder – anod (minus) och katod (plus) leder strömmen från batteriets aktiva del till anslutningarna som kan vara av koppar, guld eller något annat ledande material. Mellan elektroderna finns batteriets tredje komponent – elektrolyten. Den kan vara en vätska, en gel eller ett fast ämne som leder ström tack vare fria joner. Genom att välja olika ämnen, former och tillverkningsmetoder för elektroderna och elektrolyten kan man bygga batterier med väldigt varierande egenskaper. Gemensamt för de olika typerna är att när man kopplar in en last mellan polerna förändras elektroderna och elektrolyten på något sätt. Metaller i gedigen form eller i olika föreningar omvandlas till salter och tvärt om i processer som kallas oxidation och reduktion beroende på ­riktningen. I primärbatterier – de vanliga stavbatterierna eller knappcellerna som används i allt från bilnycklar till brandvarnare – går reaktionen bara i en riktning. Batteriet får sin laddning vid tillverkningen genom de ämnen som ingår och när strömmen tagit slut återvinner man materialen. Batterierna fungerar alltså bara en gång vilket vore minst sagt opraktiskt i mobiler och andra prylar som behöver mycket ström varje dag. Lyckligtvis finns det andra batterikemier som fungerar i båda riktningarna – energin går att återställa så att batteriet blir som nytt igen utan att någon del behöver bytas ut. Laddningsbara batterier kallas också ackumulatorer eller sekundärbatterier och kännetecknas av att ­energin inte kommer från tillverkningsprocessen utan från en annan strömkälla – elnätet, ett annat batteri eller kanske en solpanel.

Från 1980-talet fram till idag har mobilerna använt fyra olika huvudtyper av laddningsbara batterier – blybatterier, nickel-kadmiumbatterier, nickel-metallhydridbatterier och litiumjonbatterier. Idag används i stort sett uteslutande litiumjonbatterier (Li-ion) – närmare bestämt litiumpolymerbatterier (LiPo). Det är en batterityp som kombinerar högt energiinnehåll i förhållande till storleken, rätt elektriska egenskaper och ett rimligt pris. Utvecklingen av laddningsbara litiumbatterier började redan på 1980-talet, men det visade sig svårt att producera ett tillräckligt säkert batteri. Litium tillhör de så kallade alkalimetallerna tillsammans med exempelvis natrium och kalium. Även om litium är en av de stabilare metallerna i gruppen så har den fortfarande en väldigt farlig egenskap – i kontakt med vatten sker en reaktion som frigör vätgas och värme. De laddningsbara batterierna med metalliskt litium fungerade bra i teorin, men när tillverkningen kom igång upptäckte man snabbt att elektroderna kunde förändras vid användning så att batteriet deformerades och litiumet kom i kontakt med luftens fuktighet. Batterier som pyser ut explosiv vätgas under kraftig värmeutveckling, instängda i biltelefoner eller bärbara datorer, var naturligtvis inget som uppskattades av marknaden, så det skulle dröja ytterligare ett tiotal år innan litium dök upp på nytt i laddningsbara batterier.

Lösningen för att komma tillrätta med säkerhetsproblemen var att byta ut det metalliska litiumet mot en stabilare förening – en oxid. Litiumoxiden bygger upp batteriets katod medan anoden består av grafit – rent kol. Bland de litiumjonbatterier som finns att köpa idag används tre olika typer av litiumoxider för katoden – litium-kobolt, litium-mangan och litium-fosfat. Litium-kobolt är dyrast att tillverka, men ger mest energi i förhållande till volymen och är därför vanligast i mobiler och annan bärbar elektronik. Litium-mangan och litium-fosfat dominerar i större batterier – till exempel i laddningsbara verktyg eller i elfordon. Förutom de olika katodmaterialen går det att dela in litiumjonbatterierna efter typen av elektrolyt. Större batterier har ofta en flytande elektrolyt och någon form av material som håller isär elektroderna utan att delta i den kemiska reaktionen – en separator. Litiumpolymerbatterier är fyllda med en trögflytande massa som fungerar som elektrolyt och separator i ett. Det gör att batterierna blir mindre och lättare i förhållande till den lagrade energin eftersom en större andel av materialet ingår i den kemiska reaktionen. Batterierna går dessutom att tillverka i platta laminat – tunna lager av anod- och katodmaterial varvat med elektrolyt – istället för runda celler med hårda skal. 

LiPo-batterierna slog igenom på bred front omkring millennieskiftet och används sedan dess i nästan all laddningsbar elektronik som inte behöver kunna fungera med engångsbatterier. Vanliga alkaliska batterier har en spänning på 1,5 volt medan LiPo-batterier levererar omkring 3,7 volt per cell. Spänningen är alltså för hög för att fungera som ersättare för standardbatterier, men i mobilen passar det utmärkt och de flesta mobiler drivs på just 3,7 volt medan digitalkameror eller laddningsbara verktyg ofta har seriekopplade batterier på exempelvis 7,2 eller 14,4 volt.

Går vi tillbaka till 1980-talets biltelefoner och analoga lurar var batterierna större, tyngre – och giftigare. Kapslade blybatterier var en vanlig lösning. Idag används den batteritypen mest i stationära batteribackuper för datorer (UPS:er) eftersom priset är lågt i förhållande till kapaciteten, men i brist på bättre teknik tillverkade man länge blybatterier ända ned till tändsticksaskstorlek. Varje cell i ett blybatteri ger cirka 2,1 volt och vanligast var att tre eller sex celler seriekopplades för att ge en batterispänning på 6 volt för handhållna mobiler eller 12 volt för de släpbara modellerna. Användningen av tungmetaller fortsatte en bit in på 1990-talet – först med bly, senare med kadmium. Nickel-kadmiumbatterier (NiCd) var minst lika giftiga som sina föregångare, men klarade att hålla betydligt mer laddning i förhållande till vikt och volym och klarade dessutom fler laddningar. Varje cell ger 1,2 volt och batteritypen blev populär både som laddningsbart alternativ till vanliga standardbatterier och i seriekopplade batteripack med många olika spänningar. 4,8 och 6 volt var vanligast för mobiler. NiCd-batterierna krävde kompletta laddningscykler för att ge full kapacitet. Därför var det vanligt att laddaren hade en urladdningsfunktion som tömde batteriet innan själva laddningen tog vid.

För att minska användningen av tungmetaller utvecklades nickel-metallhybridbatterierna – NiMH. Batterierna har samma cellspänning som NiCd, så man kunde enkelt uppgradera batterierna utan att behöva ändra så mycket i mobilerna. Batterierna kräver smartare laddare än bly och NiCd, men klarar fler cykler och kan laddas utan att först laddas ur helt. NiMH-batterierna är fortfarande det bästa och vanligaste laddningsbara alternativet till standardbatterier, men som mobilbatteri blev tekniken kortlivad.

Laddning
De olika batterikemierna skiljer sig inte bara åt när det gäller prestandan – de ställer också helt olika krav på laddaren. Bly- och nickel-kadmium-batterier är ganska enkla att ladda. Allt som krävs är att man kopplar in en ström på en tiondel av batteriets kapacitet – alltså 100 mA för ett batteri på 1 000 mAh. Laddning med 10 procent av batteriets kapacitet kallas också »0,1 C«. Efter ungefär 14 timmar är ett tomt batteri laddat till full kapacitet. Fortsätter man laddningen kommer batteriet till slut att ta styrk, men eftersom strömstyrkan är låg i förhållande till batteriets kapacitet är marginalerna goda och överladdningen resulterar normalt inte i syraläckage, brand eller andra obehagligheter. För att kunna ladda de modernare batterityperna NiMH eller Li-ion eller för att korta ned laddningstiderna krävs smartare laddare. Med rätt laddare går de flesta batterier, med undantag för bly-syra, att snabbladda på ungefär en timma. Vissa specialvarianter går att ladda ännu snabbare. Snabbladdning har tyvärr också nackdelar – batteriet får inte full kapacitet och håller inte för lika många cykler som vid långsammare laddning.

Även om olyckor är ovanliga, så är laddningen det mest riskabla momentet när man använder batterier. Försäkringsbolaget If gick i höstas ut med en uppmärksammad rekommendation att man inte ska ladda mobilen under natten – och absolut inte i soffan eller i sängen. Anders Lundberg, brandingenjör på myndigheten för samhällsskydd och beredskap, bekräftar att batteriladdning och mjuka möbler är en dålig kombination.

När batterierna laddas utvecklas värme, men med ett normalt luftflöde är det inga problem. Filtar och kuddar kan stänga in värmen eller förhindra att ventilationen fungerar på bärbara datorer – med batteribränder som följd.

I myndighetens statistik finns räddningstjänsternas rapporter från omkring 6 000 bostadsbränder varje år. Bränderna som startas av mobiler och bärbara datorer (de räknas i samma kolumn i statistiken) är ungefär 20 stycken per år. Antalet kan framstå som litet i förhållande till de miljoner enheter som laddas varje dag, men det är lätt att minska riskerna genom att se till att mobilen och nätdelen ligger öppet så att värmen sprids i rummet.

För att minimera tidsåtgången och samtidigt få ut mycket energi måste man styra laddningen så att batteriet hela tiden får optimal strömstyrka. För liten ström gör att laddningen tar onödigt lång tid och för stor ström kan förstöra batteriet och i värsta fall orsaka brand eller explosion. Om ett litiumbatteri blir varmare än cirka 150 grader kan det dra igång en kedjereaktion som slutar med att batteriet brinner upp. För att minska risken att det inträffar har batterierna inbyggda skydd mot såväl kortslutning som överladdning, men skadade batterier kan ändå vara farliga, så batterier med bucklor eller klämskador ska man byta ut direkt.

Den optimala strömstyrkan varierar allteftersom batteriet laddas upp och laddaren använder ett antal sensorer för att hålla koll på processen. Li-ion-batterier kräver väldigt exakt spänning under laddningen, så den viktigaste sensorn är en voltmeter som ser till att batteriet inte laddas till mer än 4,2 volt. Högre spänning leder till överladdning som i sin tur försämrar batteriets livslängd. Många laddare tar också emot mätvärden från en temperatursensor som sitter inbyggd i batteriet. Om batteriet är för kallt eller för varmt måste strömmen minskas. Som en sista säkerhet brukar laddaren också ha en timer som stänger av strömmen efter en förutbestämd tid om övriga sensorer inte indikerat att laddningen är klar. För att ladda ett Li-ion-batteri till full kapacitet på kortast möjliga tid – i praktiken cirka tre timmar – måste man dela in laddningen i två olika faser:

Steg 1. Laddning med konstant ström. En ström på upp till 0,8 C (80 % av batteriets kapacitet) laddar batteriet tills det når en förbestämd spänning – någonstans mellan 3,8 och 4,2 volt. Lägre spänning gör att batteriet håller för fler cykler, men med sämre kapacitet. Efter omkring en timme är ett tomt batteri laddat upp till cirka 70 %.

Steg 2. Laddning med konstant spänning. Batteriet fylls sakta till full kapacitet samtidigt som mängden energi som lagras in varje minut sakta sjunker. Laddaren följer processen genom att mäta strömstyrkan som alltså minskar successivt. När strömmen är nere på 0,03 C är batteriet fulladdat.

Vissa laddare hoppar helt över steg 2 och blinkar fulladdat när batteriet nått upp till omkring 4 volt. Snabbt och smidigt, men man går miste om 30 % av batteriets kapacitet.

Ofta kallar man sladden som sitter i väggen för mobilens laddare, men det är egentligen bara en nätdel som omvandlar 100–240 volt växelspänning till 5 volt likspänning. Den egentliga laddaren sitter på ett kretskort i mobilen eller inbyggd i själva batteriet. Genom att flytta de smarta komponenterna från sladden i väggen till mobilen minskar risken att mobilen laddas på fel sätt och du kan använda fler strömkällor – till exempel USB-porten på en dator, externa batteripack eller en spänningsomvandlare från 12 till 5 volt i bilen.

Ladda utan sladd
De flesta laddare kopplas in med sladd – antingen mikro-USB eller någon av Apples specialkontakter. Men det är också möjligt att ladda en mobil trådlöst. Tekniken kallas induktion och går ut på att man omvandlar ström till ett magnetfält som sedan fångas upp av en spole under skalet på mobilen. Spolen vänder processen så att magnetfältet blir till ström igen och driver laddningen i mobilen. Den stora fördelen med trådlös laddning är att både mobil och laddare går att bygga helt utan kontaktdon och elektriska anslutningar. Det blir enklare att tillverka vattentäta mobiler och det går att bygga in laddare i ytor som bardiskar eller cafébord. Och som en extra bonus slipper man alla kontakter som bryts av och sladdar som börjar glappa efter ett tag. Tyvärr är den trådlösa strömmen lika besvärlig som fysiska kontakter när det gäller kompatibilitet. För att magnetfältet ska kunna överföra energi måste det drivas av en växelström och spolen som tar emot strömmen i mobilen fungerar bara med växelström av en viss frekvens. Ett formatkrig är under uppsegling och de två huvudalternativen är Power Matters Alliance (PMA) och QI. Många mobiltillverkare, operatörer och cafékedjor har sagt att de tänker satsa på PMA, men QI finns redan i mobiler från märken som HTC, Nokia, LG och Blackberry. Situationen är så förvirrad att medan Google satsar på PMA stöder LG konkurrenten QI vilket medför att det är QI-laddare som fungerar med Nexus 4, 5 och 7. För att ladda med PMA krävs idag speciella skal. PMA använder lägre frekvenser än QI och det gör att man inte kan ladda en QI-mobil på en PMA-platta och vice versa. Enligt PMA är deras standard mer effektiv medan QI trycker på längre räckvidd. Några stora avstånd talar vi dock inte om – QI klarar upp till 4 cm. Räckvidd och effektivitet är också två tunga skäl att behålla sladdarna. Förlusterna med de trådlösa laddare som finns på marknaden idag är omkring 30 procent jämfört med sladd. Det är också svårare att använda mobilen medan den laddas – så fort du lyften den från plattan avbryts laddningen.

Istället för vanlig sladd - Alternativ till vanlig laddning

Bränslecell – vatten
Med en bränslecellsladdare som den från MYFC kan du ladda din mobil med bara vatten. Det förutsätter att du har engångspatronerna som omvandlar vattnet till vätgas. Det här är alltså ett ganska kostsamt sätt att ladda, men det fungerar å andra sidan mitt ute i ingenmansland.

Bränslecell – etanol/metanol
Etanol- eller metanoldrivna bränsleceller innebär lätthanterligt och energirikt bränsle som omvandlas till elektricitet med låga förluster. Bortsett från Toshibas Dynario-laddare som släpptes i en liten serie 2009 är det svårt att hitta en bärbar bränslecell med låg driftkostnad.

Solcellspaneler
Med solceller kan du ladda mobilen relativt snabbt även när det är lite molnigt. Priset på solcellsladdare som passar mobiler går ner men har nackdelen att de kan vara utrymmeskrävande. 

Trådlös laddning
Med trådlös laddning lägger du din telefon på en laddenhet och slipper därmed plugga in en laddningssladd. Nokias Lumia 1520 stöder tekniken, liksom till exempel LG Nexus 5. 

Nödladdare
Nödladdare laddar du först upp via kabeln och kan sedan använda som ett externt batteri och ladda på språng när du inte har tillgång till ett eluttag.

Vi förklarar Enheterna 
Ampere och watt
Batterier är ofta märkta med kapaciteten i milliamperetimmar (mAh), men Wh är en bättre enhet eftersom den på egen hand talar om hur mycket energi som ryms och gör det enkelt att jämföra batterier med olika spänning. Ett bilbatteri har polspänningen 12 volt och ofta en kapacitet omkring 60 amperetimmar. Genom att multiplicera antalet amperetimmar med spänningen får vi energin – 12 × 60 = 720 Wh. Ett bilbatteri skulle alltså i teorin klara att driva en liten lampa på 10 watt i drygt 70 timmar medan ett mobilbatteri på 5 Wh skulle räcka i 30 minuter.

C
Enheten »C« anger hur mycket ström du kan ta ut eller mata in i batteriet. En belastning på 1 C innebär att batteriet töms på en timme. Om ett mobilbatteri på 1 000 mAh ska laddas med 0,8 C innebär det 0,8 × 1 000 = 800 mA.

Tips
Så kan du förbättra mobilens batteritid

1
Stäng av allt som du inte behöver. Om du vet att du inte kommer att använda exempelvis bluetooth, NFC eller GPS under dagen – öppna mobilens inställningar och stäng av funktionen.

2
Använd trådlösa nät på rätt sätt. Om du rör dig mycket hemma eller på andra platser där du har tillgång till wifi kan funktionen spara ström – att använda mobilnätet för data kräver mer effekt. Utanför dina surfzoner bidrar wifi visserligen till snabbare positionering, men på bekostnad av batteritiden.

3
Kontrollera skärminställningarna. Att sänka ljusstyrkan något steg eller att minska tidsgränsen från 1 minut till 30 sekunder gör stor skillnad – skärmen står ofta för uppemot hälften av strömuttaget i mobilen.

4
Håll mobilen varm. Minusgrader kan sakta ned de kemiska reaktionerna i batteriet så att strömmen inte räcker och även ett fulladdat batteri verkar slutkört.

5
Gallra bland apparna. Många appar – och widgetar om du kör Android – kopplar regelbundet upp sig och hämtar information av olika slag. Avinstallera de appar som du inte längre använder så minskar strömförbrukningen.

6
Placera din mobil där du har bäst mottagning. Bra täckning sänker strömförbrukningen eftersom mobilen kan sända med lägre effekt. Vissa bilar har ett litet fack där signalen är förstärkt. Hemma kan det vara stor skillnad mellan olika rum eller till och med mellan köksbordet och fönsterbrädan.

Fem batterimyter sant eller falskt?
1
Batteriet måste laddas många timmar extra första gången för att ge rätt kapacitet
Falskt – elektroniken i mobilen och batteriet stänger automatiskt av laddningen när batteriet är fullt och det går ofta snabbare att ladda ett fabriksnytt batteri än ett helt urladdat.

2
Batterier kan ta eld eller explodera. 
Sant – om ett LiPo-batteri blir överladdat eller skadat kan det bildas metalliskt litium, vätgas och andra ämnen som ger farliga reaktioner i kontakt med luft eller vatten. Övervakningselektroniken gör dock att risken är minimal när batteriet laddas som avsett i mobilen.

3
Batteriet förstörs om mobilen blir för kall.
Delvis sant – Låga temperaturer sänker hastigheten på de kemiska reaktionerna i batteriet och minskar förmågan att både ta emot och leverera laddning. Därför ökar risken för att ett batteri blir överladdat eller djupurladdat i minusgrader. Så om du glömt mobilen ute en vinternatt – undvik att slå på den eller att koppla in laddaren innan den tinat upp.

4
Batteriet får permanent försämrad kapacitet om du inte laddar det fullt varje gång eller om du startar laddningen innan batteriet är tomt.
Falskt – Detta var ett problem med den gamla NiCd-tekniken, men är inget man behöver tänka på när det gäller moderna batterier.

5
Det är farligt att ladda mobilen med surfplattans laddare.
Falskt – Även om plattornas laddare ofta kan leverera uppemot dubbelt så mycket ström så är det inte mer riskabelt att använda exempelvis Ipad-laddaren till din Iphone. Mobilen och batteriet innehåller elektronik som begränsar laddströmmen till rätt nivå.