Por qué no dura la batería de tus auriculares
Texas Engineers se enfrentó al conocido reto de la degradación de la batería en una tecnología del mundo real que muchos de nosotros utilizamos a diario: los auriculares inalámbricos
¿Alguna vez has notado que las pilas de los aparatos electrónicos no duran tanto como cuando eran nuevas? Un equipo internacional de investigación dirigido por la Universidad de Texas en Austin se ha enfrentado a este conocido reto de las pilas, llamado degradación, con una vuelta de tuerca. Centran su trabajo en una tecnología del mundo real que muchos de nosotros utilizamos a diario: los auriculares inalámbricos. Utilizaron rayos X, infrarrojos y otras tecnologías de imagen para comprender la complejidad de toda la tecnología que contienen estos diminutos dispositivos y averiguar por qué la duración de sus pilas se reduce con el tiempo.
"Empecé con mis auriculares personales: sólo uso el derecho y me di cuenta de que, al cabo de dos años, el izquierdo duraba mucho más", explica Yijin Liu, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela de Ingeniería Cockrell, que dirigió la nueva investigación publicada en Advanced Materials. "Así que decidimos investigarlo y ver qué podíamos encontrar".
Descubrieron que otros componentes críticos del dispositivo compacto, como la antena Bluetooth, los micrófonos y los circuitos, chocaban con la batería, creando un microentorno difícil. Esta dinámica provocó un gradiente de temperatura -diferentes temperaturas en las partes superior e inferior de la batería- que la dañó.
La exposición al mundo real, con muchas temperaturas diferentes, grados de calidad del aire y otros factores comodín, también influye. Las baterías suelen diseñarse para resistir entornos adversos, pero los cambios ambientales frecuentes suponen un reto a su manera.
Según los investigadores, estos hallazgos ilustran la necesidad de reflexionar más sobre cómo encajan las baterías en dispositivos del mundo real como teléfonos, portátiles y vehículos. ¿Cómo pueden empaquetarse para mitigar las interacciones con componentes potencialmente dañinos y cómo pueden ajustarse a los distintos comportamientos de los usuarios?
"Utilizar los dispositivos de forma diferente cambia el comportamiento y el rendimiento de la batería", explica Guannan Qian, primera autora de este artículo e investigadora postdoctoral en el laboratorio de Liu. "Pueden estar expuestos a temperaturas distintas; una persona tiene hábitos de carga diferentes a los de otra; y cada propietario de un vehículo eléctrico tiene su propio estilo de conducción. Todo esto importa".
Para realizar los experimentos, Liu y su equipo colaboraron estrechamente con el Grupo de Investigación de Incendios de la UT, dirigido por el ingeniero mecánico Ofodike Ezekoye. Utilizaron la tecnología de imágenes infrarrojas de Ezekoye para complementar la tecnología de rayos X de laboratorio de UT Austin y Sigray Inc. Pero para obtener la imagen completa, Liu y su equipo recurrieron a algunas de las instalaciones de rayos X más potentes del planeta.
Colaboraron con equipos del Stanford Synchrotron Radiation Lightsource del SLAC National Accelerator Laboratory, la National Synchrotron Light Source II del Brookhaven National Laboratory, la Advanced Photon Source del Argonne National Laboratory y la European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) de Francia. Estas instituciones nacionales e internacionales permiten a los investigadores acceder a instalaciones de sincrotrón de categoría mundial, lo que les permite descubrir la dinámica oculta de las pilas en condiciones reales.
"La mayor parte del tiempo, en el laboratorio, observamos condiciones prístinas y estables o condiciones extremas", explica Xiaojing Huang, físico del Laboratorio Nacional de Brookhaven. "A medida que descubrimos y desarrollamos nuevos tipos de baterías, debemos comprender las diferencias entre las condiciones de laboratorio y la imprevisibilidad del mundo real y reaccionar en consecuencia. Las imágenes de rayos X pueden ofrecernos información valiosa para ello".
Liu afirma que su equipo seguirá investigando el rendimiento de las baterías en condiciones reales. Ese trabajo podría extenderse a celdas más grandes, como las baterías que alimentan nuestros teléfonos, portátiles y vehículos eléctricos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
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
Más noticias del departamento ciencias
