我科研人員開(kāi)發(fā)出高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)性能“火星電池”
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2024-08-28 11:37
記者27日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校熱科學(xué)和能源工程系談鵬特任教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種火星電池，由火星大氣成分作為電池反應(yīng)燃料物質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)性能。相關(guān)成果日前發(fā)表在綜合類(lèi)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》上。
由于火星大氣中二氧化碳含量高達(dá)95.32%，而鋰二氧化碳電池利用金屬鋰和二氧化碳作為反應(yīng)物，所以被認(rèn)為在火星探測(cè)中具有潛在應(yīng)用價(jià)值。然而，現(xiàn)有研究通常忽略了火星的復(fù)雜環(huán)境，包括多種氣體成分以及晝夜溫差約為60攝氏度的劇烈溫度波動(dòng)。
針對(duì)這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種以火星大氣為直接燃料的火星電池，并結(jié)合溫度波動(dòng)測(cè)試，極大程度地模擬了火星表面的真實(shí)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)輸出電能的火星電池系統(tǒng)。在0攝氏度低溫下，研究人員測(cè)得該電池的能量密度高達(dá)373.9瓦時(shí)/公斤，循環(huán)壽命達(dá)1375小時(shí)，約為兩個(gè)火星月。
研究表明，火星電池的電化學(xué)性能在0—60攝氏度范圍內(nèi)具有顯著的溫度依賴(lài)性。在高溫條件下，電壓間隙為1.6伏特，倍率為0.4安/克，功率密度為3.9瓦/平方米。具體來(lái)說(shuō)，該電池在充放電過(guò)程中伴隨著碳酸鋰的生成和分解電化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)一體化電極制備和折疊式電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該團(tuán)隊(duì)將電芯尺寸放大至2*2平方厘米，進(jìn)一步提升了軟包電池的能量密度至765瓦時(shí)/公斤和630瓦時(shí)/升。
研究人員表示，這項(xiàng)研究為火星電池在實(shí)際火星環(huán)境中的應(yīng)用提供了概念驗(yàn)證，并為未來(lái)太空探索中的多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（吳長(zhǎng)鋒）
責(zé)任編輯：于彤彤
