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《央視》圖片
中國科學院7日公布，近日「面向空間應用的鋰離子電池電化學光學原位研究」項目已在空間站內開展，神舟二十一號航天員乘組共同在軌操作該項目實驗，其中，中國科學院大連化學物理研究所研究員張洪章作為載荷專家發揮了其專業優勢。
釐清重力對電池過程影響
鋰離子電池因能量密度高、循環壽命長和安全可靠性高，是現代航天任務的「能量心臟」。當前，對鋰離子電池性能的研究已深入到微觀機理層面。其中電解液內部化學物質的分布狀態，是決定電池功率和壽命的核心因素之一。然而在地面實驗中，重力場始終與電場交織在一起，難以單獨釐清重力對電池內部過程的影響。
太空獨有的微重力環境，為突破這一科研瓶頸提供了理想實驗場，在太空能夠更純粹地研究電池內部離子傳輸、嵌入脫出等關鍵過程。但微重力環境也為實驗帶來了新挑戰——電池內部液體行為與地面差異顯著，可能導致電池性能下降、安全性風險增加。
推動電化學基礎理論發展
本次「面向空間應用的鋰離子電池電化學光學原位研究」項目，旨在直接觀測與解析微重力環境對電池內部關鍵過程的影響機理，為提升航天器能源系統效能提供有力的科學依據。實驗過程中，載荷專家張洪章研究員基於科學判斷，開展微重力環境下的鋰離子電池原位光學觀測實驗，全程獲取鋰枝晶生長全流程影像，完成精密電化學實驗的精密調節、實驗流程的精確執行、實驗狀態的實時監控、關鍵科學現象的識別與記錄等。載荷專家的主觀能動性將是本項目獲取新現象、新發現、新成果的重要保障之一。
本次鋰離子電池上行實驗的推進，有望突破重力場與電場耦合作用的認知瓶頸，推動電化學基礎理論的進一步發展，為優化目前在軌電池系統、設計下一代高比能高安全太空電池提供依據。