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有没有注意到电池在电子网卡不像刚买的时候那么耐用了？

由德克萨斯大学奥斯汀分校领导的一个国际研究小组以一种扭曲的方式应对了这一众所周知的电池挑战，即退化。他们的工作重点是我们许多人日常使用的现实技术：无线耳塞。他们部署了x射线、红外和其他成像技术，以了解这些微型设备中所有技术的复杂性，并了解电池寿命随着时间的推移而缩短的原因。

“这始于我的个人耳机；我只戴右耳，我发现两年后，左耳的电池寿命要长得多，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授刘益金说。他领导了这项发表在《先进材料》杂志上的新研究。“所以，我们决定调查一下，看看能发现什么。”

他们发现，这款小型设备中的其他关键部件，如蓝牙天线、麦克风和电路，与电池发生了冲突，造成了一个具有挑战性的微环境。这种动态导致了温度梯度——电池顶部和底部的温度不同——从而损坏了电池。

暴露在现实世界中，有许多不同的温度、不同程度的空气质量和其他不确定因素，也起着作用。电池通常被设计为能够承受恶劣的环境，但频繁的环境变化本身就具有挑战性。

研究人员说，这些发现说明需要更多地思考电池如何适应现实世界的设备，如手机、笔记本电脑和汽车。如何将它们打包以减轻与潜在破坏性组件的交互，以及如何根据不同的用户行为对它们进行调整？

“使用不同的设备会改变电池的行为和性能，”这篇论文的第一作者、刘实验室的博士后研究员钱冠南说。“它们可能暴露在不同的温度下；每个人都有不同的充电习惯；而且每个电动车车主都有自己的驾驶风格。这些都很重要。”

为了进行实验，刘和他的团队与德克萨斯大学由机械工程师Ofodike Ezekoye领导的火灾研究小组密切合作。他们使用Ezekoye的红外成像技术来补充他们在德克萨斯大学奥斯汀分校和Sigray公司的实验室x射线技术。但为了获得完整的图像，刘和他的团队求助于地球上一些最强大的x射线设备。

他们与SLAC国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源、布鲁克海文国家实验室的国家同步辐射光源II、阿贡国家实验室的先进光子源和法国的欧洲同步辐射设施（ESRF）的团队合作。这些国家和国际机构允许研究人员使用世界一流的同步加速器设施，使他们能够发现现实条件下电池的隐藏动态。

“大多数时候，在实验室里，我们看到的要么是原始稳定的条件，要么是极端的条件，”布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）的物理学家黄晓静（音译）说。“当我们发现和开发新型电池时，我们必须了解实验室条件与现实世界的不可预测性之间的差异，并做出相应的反应。x射线成像可以为此提供有价值的见解。”

刘说，他的团队将继续研究电池在现实条件下的性能。这项工作可以扩展到更大的电池，比如为我们的手机、笔记本电脑和电动汽车供电的电池。