헤드폰 배터리가 오래 가지 않는 이유

전자제품의 배터리가 새 제품일 때만큼 오래 가지 않는다는 것을 알고 계신가요?

오스틴에 있는 텍사스 대학교가 이끄는 국제 연구팀은 배터리 저하라는 잘 알려진 문제에 새로운 방식으로 도전했습니다. 그들은 우리 중 많은 사람이 매일 사용하는 실제 기술인 무선 이어버드에 집중하고 있습니다.

그들은 엑스레이, 적외선 및 기타 이미징 기술을 사용하여 이 작은 장치에 탑재된 모든 기술의 복잡성을 이해하고 배터리 수명이 시간이 지남에 따라 감소하는 이유를 알아냈습니다.

"이것은 제 개인 헤드폰에서 시작되었습니다. 저는 오른쪽 헤드폰만 착용했고, 2년 후에 왼쪽 이어버드의 배터리 수명이 훨씬 더 길었습니다."라고 Advanced Materials에 게재된 새로운 연구를 이끈 Cockrell School of Engineering의 Walker Department of Mechanical Engineering에서 준교수인 Yijin Liu가 말했습니다.

"그래서 우리는 그것을 조사하고 무엇을 찾을 수 있는지 알아보기로 했습니다."

그들은 Bluetooth 안테나, 마이크, 회로와 같은 소형 기기의 다른 중요한 구성 요소가 배터리와 충돌하여 까다로운 미세 환경을 만든다는 것을 발견했습니다. 이러한 역학은 온도 구배(배터리 상단과 하단 부분의 온도 차이)로 이어져 배터리를 손상시켰습니다.

다양한 온도, 공기 질의 정도 및 기타 와일드카드 요소가 있는 실제 세계에 노출되는 것도 역할을 합니다. 배터리는 종종 혹독한 환경을 견디도록 설계되지만, 빈번한 환경 변화는 그 자체로 도전적입니다.

연구자들은 이러한 발견이 배터리가 휴대전화, 노트북, 차량과 같은 실제 기기에 어떻게 들어맞는지에 대해 더 많이 생각해야 할 필요성을 보여준다고 말합니다. 잠재적으로 손상을 줄 수 있는 구성 요소와의 상호 작용을 완화하기 위해 어떻게 포장할 수 있으며, 다양한 사용자 행동에 맞게 어떻게 조정할 수 있을까요?

"장치를 다르게 사용하면 배터리의 작동 및 성능이 달라집니다." 이 논문의 첫 번째 저자이자 Liu 연구실의 박사후 연구원인 Guannan Qian이 말했습니다. "장치는 다른 온도에 노출될 수 있고, 한 사람은 다른 사람과 다른 충전 습관을 가지고 있으며, 모든 전기 자동차 소유자는 각자의 운전 스타일을 가지고 있습니다. 이 모든 것이 중요합니다."

실험을 수행하기 위해 Liu와 그의 팀은 기계 엔지니어 Ofodike Ezekoye가 이끄는 UT의 Fire Research Group과 긴밀히 협력했습니다. 그들은 Ezekoye의 적외선 이미징 기술을 사용하여 UT Austin과 Sigray Inc.의 실험실 X선 기술을 보완했습니다. 그러나 전체적인 그림을 얻기 위해 Liu와 그의 팀은 지구상에서 가장 강력한 X선 시설 중 일부로 전환했습니다.

그들은 SLAC National Accelerator Laboratory의 Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, Brookhaven National Laboratory의 National Synchrotron Light Source II, Argonne National Laboratory의 Advanced Photon Source, 그리고 프랑스의 European Synchrotron Radiation Facility(ESRF)의 팀들과 협업했습니다. 이러한 국가 및 국제 기관들은 연구자들에게 세계적인 싱크로트론 시설에 대한 접근 권한을 부여하여 실제 조건에서 배터리의 숨겨진 역학을 밝혀낼 수 있도록 합니다.

브룩헤븐 국립연구소의 물리학자 샤오징 황은 "대부분의 경우 실험실에서 우리는 순수하고 안정적인 조건이나 극한 조건을 살펴봅니다."라고 말했습니다. "새로운 유형의 배터리를 발견하고 개발할 때 실험실 조건과 실제 세계의 예측 불가능성 간의 차이점을 이해하고 그에 따라 대응해야 합니다. X선 이미징은 이에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다."

Liu는 그의 팀이 실제 환경에서 배터리 성능을 계속 조사할 것이라고 말했습니다. 그 작업은 휴대전화, 노트북, 전기 자동차에 전원을 공급하는 배터리와 같은 더 큰 셀로 확장될 수 있습니다.

전체 팀에는 워커 기계공학과의 Tianxiao Sun과 Ayrton M. Yanyachi, SLAC의 Guibin Zan, Jizhou Li, Dechao Meng, Vivek Thampy, Sang-Jun Lee, Jun-Sik Lee와 Piero Pianetta, Sigray의 Sheraz Gul과 Wenbing Yun, Brookhaven National Laboratory의 Xiaojing Huang, Hanfei Yan과 Yong S. Chu, Argonne National Laboratory의 Juanjuan Huang과 Shelly D. Kelly, ESRF의 Peter Cloetens, Purdue University의 Kejie Zhao가 포함됩니다.


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250204141845.htm

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