中国科学院大连化学物理研究所传来消息，一项叫作“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”的试验，已经在空间站里头顺利地开始了。把这个实验给安排到太空进行，是为了帮咱们航天能源系统改进做得更精细。做这个实验的人有不少，神舟二十一号的航天员在太空中给仪器操作，还有中国科学院的研究员张洪章也掺和进来，他负责设计还有让这个实验运转起来。 这趟实验是看锂离子电池在太空中到底是个什么情况，算是咱们头一次在天上用光学仪器盯着电池里头发生了什么。锂离子电池现在在航天器里简直就跟心脏似的，能量足、寿命长、靠得住，让咱们有了个“能量心脏”。不过以后航天器要往深空跑、要在外面待好久，对电池的要求也就越来越高了。 地面上现在也有挺深入的研究了，就是盯着电解液里的化学成分分布啊、离子怎么传输啊这些微观机制。但地面上总有点麻烦事儿，重力和电场老是搅和在一起不好分开，这就让研究电池本质机理的时候有点卡脖子。好在空间站有微重力环境这么个好地方，正好能帮咱们把重力这个因素给拿掉。 在失重状态下，离子在电池里跑来跑去、电极材料里的锂嵌脱这些过程都不用受重力干扰了，这样就容易看清楚化学反应到底是咋回事儿。不过零重力也有它的麻烦事儿，液相传质还有气泡的表现跟地面大不一样，这都可能影响电池的性能和安全。所以弄清楚微重力环境下电池到底咋工作的，是搞下一代太空能源系统的第一步。 这次试验的核心是要把电池的工作原理给解析清楚。他们在空间站里装了高精度的光学成像和电化学测试系统，实时盯着电池充放电的时候锂枝晶是怎么长出来的、电极界面是怎么变的。航天员和张洪章他们一起把精密仪器调好、流程走一遍、状态看好还有现象记录下来。最后他们还拿到了锂枝晶从刚开始冒芽到最后长好的一整套影像数据。 这些数据以后就能拿来给微重力下的电池过程建立模型了，看看重力到底是咋让电池老化的或者出毛病的。专家觉得这次试验能突破以前重力电场总是搅和在一起的认知障碍。这也不只是为了空间站或者深空探测器改善能源管理服务的事儿了；对咱们设计下一代更安全、能量密度更高的太空电池也是打下了个好底子；而且这些研究积累下来的材料科学和流体力学数据，对改进地面上的电池技术也有很大的参考价值。 这事儿作为咱们空间站阶段头一批放上去的前沿科学试验之一做得挺成功，体现了咱们工程和科学是深度融合的路子。往后随着更多太空试验开展下去，中国空间站肯定还会产出不少有国际影响力的原创成果；这就给人类探索太空的能源保障多提供了几条“中国方案”；也能帮咱们国家慢慢从航天大国变成航天强国。