中国空间站开展锂离子电池微重力原位实验

1月7日消息，“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目近日已在中国空间站正式展开。神舟二十一号航天员乘组协同操作，中国科学院大连化学物理研究所研究员、载荷专家张洪章凭借其深厚的专业背景，在轨主导并完成了关键实验环节。

锂离子电池被誉为现代航天器的“能量心脏”，其高能量密度、长循环寿命和优异的安全可靠性，使其成为深空探测、空间站运行乃至未来月球与火星基地建设不可或缺的核心能源组件。

然而，随着任务复杂度提升，对电池性能的要求也日益严苛。尤其是在极端环境下，如微重力、强辐射、大幅温变等条件下，电池内部的电化学行为可能发生显著变化，直接影响航天器的可靠性和寿命。

地面实验室虽能模拟部分空间环境，但始终无法摆脱地球重力的干扰，难以单独厘清重力对电池内部过程的影响。而中国空间站提供的长期、稳定微重力环境，恰好为这一难题提供了“天然实验室”。

在此环境中，研究人员能够更纯粹地研究电池内部离子传输、嵌入脱出等关键过程。不过，微重力环境也为实验带来了新挑战——电池内部液体行为与地面差异显著，可能导致电池性能下降、安全性风险增加。

本次“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目，旨在直接观测与解析微重力环境对电池内部关键过程的影响机理，为提升航天器能源系统效能提供有力的科学依据。

实验过程中，载荷专家张洪章研究员基于科学判断，开展微重力环境下的锂离子电池原位光学观测实验，全程获取锂枝晶生长全流程影像，完成精密电化学实验的精密调节、实验流程的精确执行、实验状态的实时监控、关键科学现象的识别与记录等。载荷专家的主观能动性将是本项目获取新现象、新发现、新成果的重要保障之一。

中国科学院表示，本次锂离子电池上行实验的推进，有望突破重力场与电场耦合作用的认知瓶颈，推动电化学基础理论的进一步发展，为优化目前在轨电池系统、设计下一代高比能高安全太空电池提供依据。