Pourquoi la batterie de vos écouteurs ne dure-t-elle pas longtemps ?
Texas Engineers s'est attaqué au défi bien connu de la dégradation des batteries dans une technologie réelle que beaucoup d'entre nous utilisent quotidiennement : les oreillettes sans fil
Avez-vous déjà remarqué que les piles des appareils électroniques ne durent plus aussi longtemps que lorsqu'elles étaient neuves ? Une équipe de recherche internationale dirigée par l'université du Texas à Austin s'est attaquée à ce problème bien connu des piles, appelé dégradation, mais avec un petit quelque chose en plus. Elle a concentré ses travaux sur une technologie réelle que beaucoup d'entre nous utilisent quotidiennement : les oreillettes sans fil. Ils ont utilisé les rayons X, l'infrarouge et d'autres technologies d'imagerie pour comprendre la complexité de toute la technologie contenue dans ces minuscules appareils et comprendre pourquoi la durée de vie de leurs piles s'érode avec le temps.
"J'ai commencé par mes écouteurs personnels ; je ne porte que le droit et j'ai constaté qu'après deux ans, l'écouteur gauche avait une durée de vie beaucoup plus longue", explique Yijin Liu, professeur associé au département Walker de génie mécanique de l'école d'ingénieurs Cockrell, qui a dirigé la nouvelle recherche publiée dans Advanced Materials. "Nous avons donc décidé de nous pencher sur la question et de voir ce que nous pouvions trouver.
Ils ont découvert que d'autres composants essentiels de l'appareil compact, tels que l'antenne Bluetooth, les microphones et les circuits, entraient en conflit avec la batterie, créant ainsi un micro-environnement difficile. Cette dynamique a entraîné un gradient de température - des températures différentes dans les parties supérieure et inférieure de la batterie - qui a endommagé cette dernière.
L'exposition au monde réel, avec de nombreuses températures différentes, des degrés de qualité de l'air et d'autres facteurs imprévisibles, joue également un rôle. Les piles sont souvent conçues pour résister à des environnements difficiles, mais les changements environnementaux fréquents constituent un défi en soi.
Selon les chercheurs, ces résultats illustrent la nécessité de réfléchir davantage à la manière dont les batteries s'intègrent dans les appareils du monde réel tels que les téléphones, les ordinateurs portables et les véhicules. Comment les conditionner pour limiter les interactions avec des composants potentiellement dangereux et comment les adapter aux différents comportements des utilisateurs ?
"L'utilisation différente des appareils modifie le comportement et les performances de la batterie", explique Guannan Qian, premier auteur de cet article et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Liu. "Ils peuvent être exposés à des températures différentes ; une personne a des habitudes de charge différentes d'une autre ; et chaque propriétaire de véhicule électrique a son propre style de conduite. Tout cela a de l'importance.
Pour réaliser les expériences, M. Liu et son équipe ont travaillé en étroite collaboration avec le groupe de recherche sur les incendies de l'UT, dirigé par l'ingénieur en mécanique Ofodike Ezekoye. Ils ont utilisé la technologie d'imagerie infrarouge d'Ezekoye pour compléter leur technologie de radiographie en laboratoire à l'UT Austin et à Sigray Inc. Mais pour obtenir une image complète, Liu et son équipe se sont tournés vers certaines des installations à rayons X les plus puissantes de la planète.
Ils ont collaboré avec des équipes du SLAC National Accelerator Laboratory's Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, du Brookhaven National Laboratory's National Synchrotron Light Source II, de l'Argonne National Laboratory's Advanced Photon Source et de l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en France. Ces institutions nationales et internationales permettent aux chercheurs d'accéder à des installations synchrotron de classe mondiale, ce qui leur permet de découvrir la dynamique cachée des piles dans des conditions réelles.
"La plupart du temps, en laboratoire, nous observons soit des conditions vierges et stables, soit des conditions extrêmes", explique Xiaojing Huang, physicien au Brookhaven National Laboratory. "À mesure que nous découvrons et développons de nouveaux types de piles, nous devons comprendre les différences entre les conditions de laboratoire et l'imprévisibilité du monde réel et réagir en conséquence. L'imagerie par rayons X peut nous apporter des informations précieuses à cet égard.
M. Liu indique que son équipe continuera à étudier les performances des batteries dans des conditions réelles. Ces travaux pourraient s'étendre à des cellules plus grandes, comme les batteries qui alimentent nos téléphones, nos ordinateurs portables et nos véhicules électriques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
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, Shelly D. Kelly, Sang‐Jun Lee, Jun‐Sik Lee, Wenbing Yun, Peter Cloetens, Piero Pianetta, Kejie Zhao, Ofodike A. Ezekoye, Yijin Liu; "In‐device Battery Failure Analysis"; Advanced Materials, 2025-1-31
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