據(jù)中國(guó)科學(xué)院消息，“面向空間應(yīng)用的鋰離子電池電化學(xué)光學(xué)原位研究”項(xiàng)目已在中國(guó)空間站內(nèi)開(kāi)展，神舟二十一號(hào)航天員乘組共同在軌操作該項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，中國(guó)科學(xué)院研究員張洪章作為載荷專(zhuān)家發(fā)揮了其專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

鋰離子電池因能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和安全可靠性高，是現(xiàn)代航天任務(wù)的“能量心臟”。當(dāng)前，對(duì)鋰離子電池性能的研究已深入到微觀(guān)機(jī)理層面，其中電解液內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的分布狀態(tài)，是決定電池功率和壽命的核心因素之一。

然而在地面實(shí)驗(yàn)中，重力場(chǎng)始終與電場(chǎng)交織在一起，難以單獨(dú)厘清重力對(duì)電池內(nèi)部過(guò)程的影響。太空獨(dú)有的微重力環(huán)境，為突破這一科研瓶頸提供了理想實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，在太空能夠更純粹地研究電池內(nèi)部離子傳輸、嵌入脫出等關(guān)鍵過(guò)程。但微重力環(huán)境也為實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了新挑戰(zhàn)——電池內(nèi)部液體行為與地面差異顯著，可能導(dǎo)致電池性能下降、安全性風(fēng)險(xiǎn)增加。

“面向空間應(yīng)用的鋰離子電池電化學(xué)光學(xué)原位研究”項(xiàng)目旨在直接觀(guān)測(cè)與解析微重力環(huán)境對(duì)電池內(nèi)部關(guān)鍵過(guò)程的影響機(jī)理，為提升航天器能源系統(tǒng)效能提供有力的科學(xué)依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，載荷專(zhuān)家基于科學(xué)判斷，開(kāi)展微重力環(huán)境下的鋰離子電池原位光學(xué)觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，全程獲取鋰枝晶生長(zhǎng)全流程影像，完成精密電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精密調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)流程的精確執(zhí)行、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、關(guān)鍵科學(xué)現(xiàn)象的識(shí)別與記錄等。載荷專(zhuān)家的主觀(guān)能動(dòng)性將是本項(xiàng)目獲取新現(xiàn)象、新發(fā)現(xiàn)、新成果的重要保障之一。

據(jù)悉，此次實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)，有望突破重力場(chǎng)與電場(chǎng)耦合作用的認(rèn)知瓶頸，推動(dòng)電化學(xué)基礎(chǔ)理論的進(jìn)一步發(fā)展，為優(yōu)化目前在軌電池系統(tǒng)、設(shè)計(jì)下一代高比能高安全太空電池提供依據(jù)。