Учёные из Техасского университета в Остине обнаружили причину быстрого снижения работоспособности аккумуляторов беспроводных наушников. Международная группа специалистов под руководством профессора Ицзинь Лю применила продвинутые методы визуализации с использованием рентгеновского и инфракрасного излучения, чтобы выяснить, почему срок службы батарей в компактных устройствах уменьшается со временем.
Профессор Лю начал изучение, исходя из личного опыта: через два года активного пользования лишь правым наушником его левое устройство показывало заметно большую продолжительность работы от аккумулятора. Такое явление заинтересовало команду и подвигло ее на проведение комплексного исследования.
В процессе работы установлено, что деградация преимущественно обусловлена взаимодействием батареи с другими частями наушников: антенной Bluetooth, микрофонами и электронными схемами. Взаимодействие этих элементов формирует сложную микросреду, которая вызывает температурный градиент между верхней и нижней частью аккумулятора, что оказывает существенное влияние на его работоспособность.
Влияние реальных условий эксплуатации, таких как перепады температур и разное качество воздуха, также играет существенную роль. Несмотря на то, что современные аккумуляторы проектируются для работы в сложных условиях, частые изменения внешней среды создают трудности для стабильной их работы.
Для экспериментов исследователи применяли технологии визуализации в лабораториях Техасского университета и компании Sigray Inc., а также использовали ресурсы крупных научных центров: SLAC, Брукхейвенской национальной лаборатории, Аргоннской национальной лаборатории и Европейского центра синхротронного излучения во Франции.
Главный автор исследования Гуаннан Цянь подчеркнул, что производительность батарей во многом зависит от индивидуального использования устройств: разных температурных режимов, привычек зарядки и стиля эксплуатации. Команда намерена продолжить исследования, охват которых расширится до батарей больших габаритов, применяемых в смартфонах, ноутбуках и электромобилях.