De batterijduur van vrijwel iedere telefoon, tablet en laptop zou beter kunnen. Regelmatig komen berichten als 'Wetenschappers verdubbelen capaciteit batterij' en 'Nieuwe krachtige accu in enkele minuten opgeladen' in de media.

IJdele hoop? Op korte termijn wel, zeggen Peter Notten, hoogleraar Energy Materials and Devices aan de Technische Universiteit Eindhoven en batterijenonderzoeker Marnix Wagemaker van de Technische Universiteit Delft.

"Amerikanen zijn over het algemeen sterk in claims de wereld in helpen", zegt Notten. "De claims die universiteiten als MIT maken, zijn vaak echter een onderdeel van een geheel. Wanneer je een batterij razendsnel kan opladen, wil dat niet zeggen dat die eigenschap in de praktijk ook overeind blijft."

Wagemaker trekt eenzelfde conclusie. "In de batterijtechnologie duurt het altijd vrij lang om van een theorie tot een werkbare praktijk te komen", aldus Wagemaker. "Er moet veel worden getest; een bruikbare batterij die in zes seconden kan opladen is gewoon geen realistisch systeem. Het zal best zo zijn dat het in een experimentele omgeving lukt een batterij zo snel te laden, maar of het praktisch en bovendien veilig is, betwijfel ik."

De aanspraken over batterijen zijn dus niet onwaar, stelt Notten. Tegelijkertijd zijn het beslist geen ontdekkingen die over een half jaar al gebruikt kunnen worden.

"Nieuwe ideeën over batterijen beginnen altijd als gedachte-experiment", vertelt Notten. "Zo'n idee laat zich niet één op één vertalen naar de realiteit. Daar gaan veel experimenten aan vooraf."

Een mooie vergelijking is te maken met de processor. In 1965 deed Gordon Moore, medeoprichter van chipfabrikant Intel een voorspelling: "Het aantal transistors in een processor verdubbelt door de technologische vooruitgang elke twee jaar."

De wet gold tot zeker 2011, inmiddels is die exponentiële groei wat afgenomen. Moore kon die voorspelling relatief veilig doen, omdat de werking van de processor niet verandert naarmate het aantal transistors (die elektrische stroom versterken) toeneemt en fysiek kleiner wordt.

Met andere woorden: het recept voor de processor laat zich vrij goed schalen. Bij batterijen is dat niet het geval. "Ik heb als vuistregel een toename in capaciteit van zo'n 5 tot 7 procent per jaar", zegt Notten. Wagemaker spreekt zelfs van "tot nu toe elke veertig jaar een verdubbeling".

Nieuwe stappen in de batterijtechniek beslaan vaak één van de onderdelen van een accu, en om echt bruikbaar te zijn moet een hele batterij worden getest. Dat kost tijd.

Accu's moeten op twee hoofdvlakken worden verbeterd: Meer capaciteit en sneller opladen. Een grotere capaciteit betekent echter in de regel een langere laadtijd.

"In het huidige batterij-ontwerp kunnen we op twee manieren wat verbeteren", zegt Wagemaker. "Ten eerste de toepassingen van nieuwe materialen, zoals silicium in plaats van grafiet. Dat vergroot de capaciteit."

"Daarnaast kunnen we de hoeveelheid actief materiaal per gewicht van de batterij verbeteren. Door de elektroden dikker en dichter te maken, is een potentiële toename met een factor twee te bereiken. Daarbij is de vormgeving van de elektroden een uitdaging, batterijen worden steeds dunner en abstracter van vorm", stelt Wagemaker.

"Maar het zijn stapjes. Bedenk dat een verdubbeling in capaciteit historisch gezien veertig jaar duurt, al gaat het met de huidige onderzoekssnelheid vast sneller."

Notten noemt zichzelf ondertussen cynisch. "Bij nieuwe technieken is het belangrijk om het geheel te onderzoeken. In principe kan er namelijk heel veel", aldus de professor.

"Bij elke nieuwe techniek is er wel een trade-off; het ene voordeel levert een ander nadeel op. Ik verwacht daarom de komende twintig jaar geen gigantische verbeteringen op het vlak van de benodigde lithium-ion-technologie."

Meer langere verhalen en achtergronden op NUweekend