Para ilmuwan mengungkapkan mengapa earbud nirkabel Anda tidak bertahan selama dulu
Insinyur Texas menangani tantangan terkenal dari degradasi baterai dalam teknologi dunia nyata yang banyak dari kita gunakan setiap hari: earbud nirkabel.
Pernah memperhatikan bahwa baterai dalam elektronik tidak bertahan selama yang mereka lakukan ketika mereka baru?
Pernahkah Anda memperhatikan bahwa baterai dalam elektronik tidak bertahan selama yang mereka lakukan ketika mereka baru?
Sebuah tim peneliti internasional, yang dipimpin oleh University of Texas di Austin, telah menghadapi tantangan terkenal ini-degradasi baterai-dengan twist. Alih-alih mempelajari baterai generik, mereka berfokus pada teknologi dunia nyata yang banyak dari kita gunakan setiap hari: earbud nirkabel. Menggunakan X-ray, inframerah, dan teknologi pencitraan lainnya, mereka mengungkap kompleksitas dalam perangkat kecil ini untuk memahami mengapa masa pakai baterai mereka berkurang seiring waktu.
“Ini dimulai dengan headphone pribadi saya; Saya hanya memakai yang tepat, dan saya menemukan bahwa setelah dua tahun, earbud kiri memiliki masa pakai baterai yang lebih lama, ”kata Yijin Liu, seorang profesor di Departemen Teknik Mesin Walker School of Engineering, yang memimpin penelitian baru yang diterbitkan di dalam Bahan canggih. “Jadi, kami memutuskan untuk memeriksanya dan melihat apa yang bisa kami temukan.”
Faktor dunia nyata dan dampaknya
Mereka menemukan bahwa komponen penting lainnya di perangkat ringkas, seperti antena Bluetooth, mikrofon, dan sirkuit, bentrok dengan baterai, menciptakan lingkungan mikro yang menantang. Dinamika ini menyebabkan gradien suhu – suhu yang berbeda di bagian atas dan bawah baterai – yang merusak baterai.
Paparan dunia nyata, dengan banyak suhu yang berbeda, derajat kualitas udara, dan faktor wildcard lainnya, juga berperan. Baterai sering dirancang untuk menahan lingkungan yang keras, tetapi seringnya perubahan lingkungan menantang dengan caranya sendiri.
Temuan ini, kata para peneliti, menggambarkan perlunya memikirkan lebih banyak tentang bagaimana baterai masuk ke perangkat dunia nyata seperti ponsel, laptop, dan kendaraan. Bagaimana mereka dapat dikemas untuk mengurangi interaksi dengan komponen yang berpotensi merusak, dan bagaimana mereka dapat disesuaikan dengan perilaku pengguna yang berbeda?
“Menggunakan perangkat secara berbeda mengubah cara baterai berperilaku dan berkinerja,” kata Guannan Qian, penulis pertama dari makalah ini dan seorang peneliti postdoctoral di Liu's Lab. “Mereka bisa terpapar pada suhu yang berbeda; Satu orang memiliki kebiasaan pengisian yang berbeda dari yang lain; Dan setiap pemilik kendaraan listrik memiliki gaya mengemudi sendiri. Ini semua penting. “
Teknologi pencitraan mutakhir mengungkapkan dinamika baterai tersembunyi
Untuk melakukan eksperimen, Liu dan timnya bekerja erat dengan Fire Research Group UT, yang dipimpin oleh insinyur mesin Ofodike Ezekoye. Mereka menggunakan teknologi pencitraan inframerah Ezekoye untuk melengkapi teknologi x-ray laboratorium mereka di UT Austin dan Sigray Inc. tetapi untuk mendapatkan gambaran lengkap, Liu dan timnya beralih ke beberapa fasilitas x-ray paling kuat di planet ini.
Mereka berkolaborasi dengan tim -tim dari SLAC National Accelerator Laboratory Synchrotron Radiation Radiation Lightsource, Synchrotron Light Source II Laboratorium Nasional Brookhaven, sumber foton canggih Laboratorium Nasional Argonne, dan fasilitas radiasi Synchrotron Eropa (ESRF) di Prancis. Institusi nasional dan internasional ini memberi peneliti akses ke fasilitas synchrotron kelas dunia, memungkinkan mereka untuk mengungkap dinamika tersembunyi baterai dalam kondisi kehidupan nyata.
“Sebagian besar waktu, di laboratorium, kami melihat kondisi yang murni dan stabil atau ekstrem,” kata Xiaojing Huang, seorang ahli fisika di Laboratorium Nasional Brookhaven. “Ketika kami menemukan dan mengembangkan jenis baterai baru, kami harus memahami perbedaan antara kondisi laboratorium dan ketidakpastian dunia nyata dan bereaksi sesuai. Pencitraan X-Ray dapat menawarkan wawasan yang berharga untuk ini. “
Liu mengatakan timnya akan terus menyelidiki kinerja baterai dalam kondisi dunia nyata. Pekerjaan itu dapat meluas ke sel yang lebih besar, seperti baterai yang memberi daya pada ponsel, laptop, dan kendaraan listrik kami.
Referensi: “Analisis Kegagalan Baterai dalam Perbedaan” oleh Guannan Qian, Guibin Zan, Jizhou Li, DeChao Meng, Tianxiao Sun, Vivek Thampy, Ayrton M. Yanyachi, Xiaojing Huang, Hanfei Yan, Yong S. Chu, Sheraz Gul, Juanjuan Huang, Sungy D. Yun, Peter Cloetens, Piero Pianetta, Kejie Zhao, Ofodike A. Ezekoye dan Yijin Liu, 31 Januari 2025, Bahan canggih.
Doi: 10.1002/adma.202416915
