Det har varit ett årtionde sedan den ursprungliga iPhone lanserades, och revolutionerade personliga datorer som vi känner till det. Medan Apples ikoniska handenhet ändrade hur vi alla interagerat med personlig elektronik för alltid, var det inte perfekt. I själva verket var ett element i telefonen - dess batterilivslängd - positivt ömtåligt.

Trots att handenhetstekniken fortsätter att utvecklas i snabb takt, med flaggskeppstelefoner som ersätts år efter år av nya överlägsna syskon, kvarstår den ursprungliga iPhone: s största problem - skumma stannar kraften - i iPhone 7 och dess rivaler.

Chipset fortsätter att bli snabbare, kameramigapixeltalet fortsätter att gå upp och allt större mängder RAM och internt lagringsutrymme pressas in, vilket leder till anmärkningsvärda telefoner som Samsung Galaxy S8 och Sony Xperia XZ Premium. Batterilivslängden har dock stagnerat vid markeringen för en dag, 36 timmar max om du har tur.

De här drömdrömmarnas löften om veckolånga batterier som vi alla eftertraktade under det senaste decenniet verkar inte närmare verkligheten än de var den dagen tillbaka 2007 när Steve Jobs berättade för oss alla vi skulle behöva ladda våra telefoner varje kväll.

Varför är smartphone batterier så långsamma att utvecklas? Vi bad ett antal branschexperter att ta reda på och upptäcka hur långt det perfekta smarttelefonbatteriet verkligen är.

Chasing den omöjliga drömmen

Förbättring av batteriets livslängd ska inte vara så svårt, eller hur? Bara gör batteriet större, eller investera några av de miljarder dollar av vinst som smartphoneutrymmet rullar in för att öka batteriutvecklingen. Låter enkelt.

Tyvärr är saker inte så enkla. Att utveckla ett nytt batteri handlar inte bara om att plaska pengar, anställa de bästa forskarna och ingenjörerna, eller till och med tidens gång. Till skillnad från avancerad bearbetningskraft, som följer en förinställd bana, kräver att skapa mer energi täta batterier skapa helt nya vetenskapsområden.

“Behandlingseffekt tenderar att följa något som vi kallar Moores lag, så att transistorerna blir några mindre år och därför kan vi passa mer på ett chip och få mer bearbetningskraft,” förklarade Dr Billy Wu, en elektrokemisk vetenskap och ingenjörsföreläsare vid Imperial College Londons Dyson School of Engineering.

“I mikroprocessorer handlar det om att göra saker mindre. I litiumjonbatterier, om du vill få en förbättring av energitätheten, så hur länge telefonen håller, måste du fundamentalt ändra de material som du sätter inuti det.”

Det här är inte så enkelt som att helt enkelt byta ut vissa kemikalier till förmån för andra. I stället är det en noggrant balanserad sammansättning av komponenter som om de inte kan hanteras kan vara allvarligt farliga.

“För närvarande använder vi NMC, dessa nickel-, kobolt-, mangankombinationer, och under de närmaste åren kommer vi att ha en energitäthetsökning bara genom att justera förhållandena mellan de element vi lägger in,” han förklarade.

“Vi kommer att få mer energi genom att sätta mer nickel inuti eftersom det är ett mer reaktivt element. Det kommer att hända de närmaste åren. Vi löser långsamt det.

“Dessa framsteg, vi använder samma material så kan det slås in i samma tillverkningslinjer just nu när vi använder samma utrustning. Det ger dig en order på kanske 10 eller 20% extra prestanda.”

En 10-20% förbättring av batterilivslängden är inget att sniffas på, det kommer att kanten dig in i riken om två dagar mellan resor till elnätet istället för nattliga avgifter. Utvecklingsår för bara en extra dag med batterilivslängd är inte precis den framsteg som konsumenterna kräver dock.

Varför batterilivslängden inte är en snabb fix

Framstegen är långsam, och så mycket som branschen och konsumenterna ringer ut för batterier med högre energitäthet, kommer väntetiden att fortsätta en stund.

“Batteriproduktion är lite av en mörk konst,” Dr Wu berättade för oss. “Anledningen till att det tar så lång tid är att människor måste pröva varje enskild kombination av saker. Vi vill ha större mängder livstid, så för att få den säkerheten måste vi testa.”

Även när lämpliga alternativa material har hittats är det fortfarande aldrig så enkelt som en rak byte.

“Silikon ses som en ersättning för grafit i våra batterier, och det har tio gånger energitätheten som grafit som det är, så tänk dig att telefonen håller tio dagar istället för en dag,” Dr Wu retade. “Problemet där är att vi har en stor volym expansion.”

Han förklarade: “När vi laddar och laddar våra batterier expanderar grafit faktiskt och kontrakterar med ca 10%. Vi kan hantera 10%, men silikon när du laddar den och laddar den faktiskt expanderar med 300%, så du kan tänka dig ett 1 meter brett batteripack för att ditt elbil plötsligt blir 3 meter bred, vilket bara inte är praktiskt.

“Vi behöver ta itu med några av de tekniska utmaningarna där.”

Pengar är också en fast punkt när det gäller batteriutveckling. Inte pengarna pumpas in, det finns massor av det, men med potentiellt miljarder som ska göras av ett genombrott, finns hundratals tillverkare, forskare och forskargrupper som vill spricka nästa stora stegbyte.

Med ingen sammanslagning av resurser och en vinst-första syn på utvecklingen, bromsar bristen på branschövergripande samarbete återigen progression.

“Det finns en hel del FoU på att människor experimenterar med ny batteriteknik,” George Paparrizos, Qualcomms produktchef, ansvarig för batteristyrning, berättade för oss.

“Många av dem är i tidigt skede och det tar vanligtvis några år från ett FoU-projekt att tillverkas.”