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記者7日獲悉，中國空間站成功開展鋰離子電池在軌實驗，該實驗旨在直接觀測與解析微重力環(huán)境對電池內(nèi)部關(guān)鍵過程的影響機理，為提升航天器能源系統(tǒng)效能提供有力的科學(xué)依據(jù)。神舟二十一號航天員乘組在軌共同完成了實驗操作。作為載荷專家，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員張洪章在實驗中充分發(fā)揮了他的專業(yè)優(yōu)勢。

鋰離子電池是現(xiàn)代航天任務(wù)的“能量心臟”，具有能量密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等優(yōu)點。目前，對電池性能的研究已經(jīng)深入到微觀機制層面，尤其是電解液內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的分布狀態(tài)，直接影響著電池的功率和壽命。然而，在地面實驗中，重力總是與電場混合在一起，導(dǎo)致很難單獨研究重力對電池內(nèi)部過程的影響。

太空的微重力環(huán)境，為突破這一難題提供了獨特條件。在這里，科學(xué)家可以更純粹地觀察電池內(nèi)部離子的運動、電極材料的反應(yīng)等關(guān)鍵過程。但微重力環(huán)境也為實驗帶來了新挑戰(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)險增加。

在本次實驗中，載荷專家在微重力環(huán)境下開展了鋰離子電池的原位光學(xué)觀測，全程記錄了鋰枝晶生長的動態(tài)影像，并完成了電化學(xué)實驗的精細調(diào)節(jié)、流程控制、狀態(tài)監(jiān)控以及對關(guān)鍵科學(xué)現(xiàn)象的識別與記錄。

據(jù)悉，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(xué)基礎(chǔ)理論的進一步發(fā)展，為優(yōu)化目前在軌電池系統(tǒng)、設(shè)計下一代高比能高安全太空電池提供依據(jù)。