项目概述与目标 - 中国科学院大连化学物理研究所主导的“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已于近日在中国空间站内成功开展 神舟二十一号航天员乘组及载荷专家张洪章共同在轨操作实验 [1] - 项目核心目标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科学依据 [1] - 项目旨在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发展 并为优化在轨电池系统、设计下一代高比能高安全太空电池提供依据 [1] 研究背景与科学价值 - 锂离子电池因能量密度高、循环寿命长和安全可靠性高 被视为现代航天任务的“能量心脏” 对其性能的研究已深入到微观机理层面 [1] - 地面实验中 重力场始终与电场交织 难以单独厘清重力对电池内部过程的影响 太空的微重力环境为突破这一科研瓶颈提供了理想实验场 [2] - 在太空微重力环境下 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 电解液内部化学物质的分布状态是决定电池功率和寿命的核心因素之一 [1][2] 实验挑战与执行细节 - 微重力环境为实验带来新挑战 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 [2] - 在轨实验过程中 载荷专家张洪章基于科学判断 开展了微重力环境下的锂离子电池原位光学观测实验 全程获取了锂枝晶生长全流程影像 [2] - 实验执行包括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环节 [2] - 载荷专家的主观能动性是该项目获取新现象、新发现、新成果的重要保障之一 [2]