為何耳機電池續航力不佳？先進成像技術揭秘隱藏機制

有沒有注意到，電子產品裡的電池，不像剛買的時候那樣耐用了？由德州大學奧斯汀分校領導的一個國際研究團隊，以全新的角度挑戰這個眾所皆知的電池難題——電池老化。他們把研究焦點放在我們日常生活中常用的科技產品：無線耳機。

研究團隊運用X光、紅外線等成像技術，深入探究這些小巧裝置中複雜的科技，試圖找出為什麼它們的電池續航力會隨著時間而下降。「這件事源自我自己的耳機，我平時只用右耳機，結果發現兩年後，左耳機的電池續航力長很多。」該研究論文發表於《先進材料》期刊，論文主要負責人、柯克雷爾工程學院沃克機械工程系副教授劉一進表示，「所以我們決定深入研究，看看能發現什麼。」

研究人員發現，耳機這種小巧裝置中的其他重要元件，像是藍芽天線、麥克風和電路等，會與電池相互幹擾，形成一個不利於電池的微環境。這種相互作用導致電池上下部分產生溫度差，進而損害電池。此外，暴露在真實環境中，不同的溫度、空氣品質以及其他不確定因素，也會對電池造成影響。雖然電池通常設計成能承受惡劣環境，但頻繁的環境變化仍會帶來挑戰。

研究人員指出，這些發現顯示，我們需要更深入思考電池如何融入手機、筆電和車輛等實際裝置中。例如，如何設計電池的封裝方式，以減少與可能造成損害的元件之間的相互作用；以及如何根據不同的使用者行為來調整電池。

論文第一作者、劉一進實驗室的博士後研究員錢冠男表示：「使用裝置的方式不同，會改變電池的運作和效能。電池可能會暴露在不同的溫度下，每個人有不同的充電習慣，每個電動車車主也有自己的駕駛風格，這些都會產生影響。」

為了進行實驗，劉一進和他的團隊與德州大學由機械工程師奧福迪克・埃澤科耶領導的火災研究小組密切合作。他們運用埃澤科耶的紅外線成像技術，與德州大學奧斯汀分校和西格雷公司的實驗室X光技術相輔相成。不過，為了全面瞭解情況，劉一進團隊還求助於全球一些最強大的X光設施。

他們與史丹佛直線加速器中心國家加速器實驗室的史丹佛同步輻射光源、布魯克黑文國家實驗室的國家同步輻射光源二號、阿貢國家實驗室的先進光子源，以及法國的歐洲同步輻射裝置等機構的團隊展開合作。這些國家和國際機構為研究人員提供了世界一流的同步加速器設施，讓他們能夠揭示電池在真實環境下的隱藏機制。

布魯克黑文國家實驗室的物理學家黃曉靜表示：「大多數時候，在實驗室裡，我們要麼研究的是理想穩定的條件，要麼是極端條件。在我們發現和開發新型電池時，必須瞭解實驗室條件和真實世界不確定性之間的差異，並做出相應的反應。X光成像技術能為此提供有價值的見解。」

劉一進表示，他的團隊將繼續研究電池在真實環境下的效能，研究範圍可能會擴充套件到更大的電池，例如手機、筆電和電動車使用的電池。