新華社北京1月7日電（記者胡喆）記者7日從中國科學(xué)院獲悉，“面向空間應(yīng)用的鋰離子電池電化學(xué)光學(xué)原位研究”項目已在中國空間站內(nèi)開展，神舟二十一號航天員乘組共同在軌操作該項目實驗，中國科學(xué)院研究員張洪章作為載荷專家發(fā)揮了其專業(yè)優(yōu)勢。
鋰離子電池因能量密度高、循環(huán)壽命長和安全可靠性高，是現(xiàn)代航天任務(wù)的“能量心臟”。當(dāng)前，對鋰離子電池性能的研究已深入到微觀機(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。
然而在地面實驗中，重力場始終與電場交織在一起，難以單獨厘清重力對電池內(nèi)部過程的影響。太空獨有的微重力環(huán)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(nèi)部離子傳輸、嵌入脫出等關(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。
“面向空間應(yīng)用的鋰離子電池電化學(xué)光學(xué)原位研究”項目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(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)。
實驗過程中，載荷專家基于科學(xué)判斷，開展微重力環(huán)境下的鋰離子電池原位光學(xué)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(xué)實驗的精密調(diào)節(jié)、實驗流程的精確執(zhí)行、實驗狀態(tài)的實時監(jiān)控、關(guān)鍵科學(xué)現(xiàn)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(xiàn)象、新發(fā)現(xiàn)、新成果的重要保障之一。
據(jù)悉，此次實驗的推進(jìn)，有望突破重力場與電場耦合作用的認(rèn)知瓶頸，推動電化學(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)計下一代高比能高安全太空電池提供依據(jù)。
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