项目概述 - 中国科学院主导的“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已在中国空间站内开展，神舟二十一号航天员乘组在轨操作实验，中国科学院研究员张洪章作为载荷专家参与 [1][3] - 该项目旨在直接观测与解析微重力环境对锂离子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][3] 研究背景与意义 - 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” [1][3] - 对锂离子电池性能的研究已深入到微观机理层面，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][3] - 地面实验中，重力场与电场交织，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此科研瓶颈提供了理想实验场 [1][3] - 在太空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 [1][3] 实验内容与方法 - 实验过程中，载荷专家基于科学判断，开展微重力环境下的锂离子电池原位光学观测实验 [2][4] - 全程获取锂枝晶生长全流程影像，完成精密电化学实验的调节、流程执行、状态实时监控以及关键科学现象的识别与记录 [2][4] - 载荷专家的主观能动性是本项目获取新现象、新发现、新成果的重要保障之一 [2][4] 预期成果与影响 - 此次实验有望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的进一步发展 [2][5] - 实验成果将为优化目前在轨电池系统、设计下一代高比能高安全太空电池提供依据 [2][5] - 微重力环境也为实验带来新挑战，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，研究旨在解析此影响机理 [1][3]