北京、1月7日（新華社）―中国科学院（CAS）は1月7日、「宇宙用リチウムイオン電池の電気化学光学の現場研究」プロジェクトが中国宇宙ステーションで開始されたと発表した。神舟21号の宇宙飛行士たちは、このプロジェクトの軌道上で共同実験を実施しており、CAS研究員の張鴻章氏はペイロード専門家としての専門知識を活用している。
リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度、長いサイクル寿命、そして高い安全性と信頼性を備えているため、現代の宇宙ミッションにおける「エネルギーの心臓部」となっている。リチウムイオン電池の性能に関する現在の研究は、微視的なメカニズムにまで深く掘り下げられており、電解質内の化学物質の分布は、電池の出力と寿命を決定する中核的な要因の一つとなっている。
しかし、地上実験では、重力場と電場が常に絡み合っているため、重力が電池の内部プロセスに与える影響を個別に明らかにすることは困難である。宇宙特有の微小重力環境は、この研究のボトルネックを克服するための理想的な実験場を提供し、バッテリー内のイオン輸送、挿入、抽出といった主要プロセスをより純粋に研究することを可能にします。しかしながら、微小重力環境は新たな課題ももたらします。バッテリー内部の液体の挙動は地上とは大きく異なり、バッテリー性能の低下や安全リスクの増大につながる可能性があります。
「宇宙用リチウムイオン電池の現場電気化学・光学的研究」プロジェクトは、微小重力がバッテリーの主要な内部プロセスに及ぼす影響メカニズムを直接観察・分析し、宇宙船エネルギーシステムの効率向上に向けた強力な科学的根拠を提供することを目的としています。
実験中、ペイロード専門家は科学的判断に基づき、微小重力条件下でリチウムイオン電池の現場光学的観察実験を実施しました。彼らは、リチウムデンドライト成長プロセス全体の画像を取得し、電気化学実験を精密に調整し、実験手順を正確に実行し、実験状況をリアルタイムで監視し、主要な科学現象を特定・記録しました。ペイロードスペシャリストの積極的な役割は、新たな現象、発見、そして成果の獲得を確実にするために不可欠です。
この実験の進展により、重力場と電場の結合効果という認知ボトルネックが打破され、基礎的な電気化学理論の発展がさらに促進され、現在の軌道上バッテリーシステムの最適化と次世代の高エネルギー密度・高安全性宇宙バッテリーの設計の基礎が提供されると期待されています。
（編集者：ハン・ルー）
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