為何你耳機的電池如今這麼不耐用？

你是否像我們許多人一樣，注意到耳機的電池續航力不如剛買時那麼長了？你或許會聳聳肩，默默忍受，或者乾脆買一對新的。然而，德州大學柯克雷爾工程學院沃克機械工程系的副教授劉奕錦（Yijin Liu）決定針對這個問題展開一項研究計畫。

劉奕錦本週在一份宣告中表示：「這件事源自我自己的耳機，我只戴右耳那隻，結果發現兩年後，左耳機的電池續航力長了很多。所以，我們決定深入探究，看看能發現什麼。」

這項研究的起因或許很平凡，但這並不意味著調查是馬虎了事的。這是一個多機構參與的專案，運用了最前沿的資源：德州大學火災研究小組的紅外成像技術；德州大學奧斯汀分校和西格雷公司（Sigray, Inc.）的X光技術；以及來自法國、紐約、伊利諾伊州和史丹佛大學等不同團隊的同步輻射設施。而這些努力也有了回報：成像技術揭示了耳機內部先前隱藏且被忽視的細節。

研究成果論文指出：「以一組商用無線耳機作為模型系統，我們進行了全面的電池故障分析，並揭示了一種與位置相關的電池老化現象。透過多尺度和多模式的X光特性分析，電池老化與材料層面的化學力學過程有關，包括二次相形成、表面和次表面晶格重建、顆粒破裂以及電極結構崩解。此外，還利用紅外成像技術揭示了電池和系統的溫度梯度，顯示出一種與電池老化情況相關的有趣模式。」

這些話術語很多，但簡而言之就是：我們裝置裡不只有電池，其他所有部件，比如耳機的藍芽天線、麥克風，甚至只是電路和線路，它們相互作用會產生奇怪的熱模式，隨著時間推移會損害電池。

更糟糕的是，一般來說，我們不會把耳機放在實驗室環境中使用。論文第一作者、劉奕錦實驗室的博士後研究員錢冠男（Guannan Qian）表示：「不同的使用方式會改變電池的效能。」

比如，你的朋友從不把手機充滿電，總是在21%的時候就插上充電器，而他們的電池續航力比那個把手機用到快沒電再通宵充電的朋友要好，這是有原因的。錢冠男指出：「不同的裝置可能會處於不同的溫度環境；每個人的充電習慣不同；每個電動車車主也有自己的駕駛風格，這些都很重要。」

問題在於，開發商和銷售商並沒有關注這些。紐約布魯克黑文國家實驗室的物理學家黃小靜（Xiaojing Huang）解釋說，這些裝置在測試時，都是在實驗室環境下進行的，「要麼是完美穩定的條件，要麼是極端條件」。

當然，在現實生活中，這就導致電池續航力隨著時間下降，直到最後，我們使用耳機的時間比最初宣稱的要短得多。

不過也有一線希望：既然我們知道了原因，就有可能改變我們製造和測試電池的方式。黃小靜說：「當我們發現和開發新型電池時，必須瞭解實驗室條件和現實世界不可預測性之間的差異，並做出相應的反應。」這項研究已發表在《先進材料》（Advanced Materials）期刊上。