Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) демонстрируют явные преимущества, особенно в контексте космических миссий, где критически важна высокая удельная энергоёмкость. Однако их эксплуатация в условиях микрогравитации сопряжена с уникальными вызовами, требующими глубокого научного анализа.
Микрогравитационная среда оказывает значительное влияние на характеристики ЛИА, что вызывает повышенный интерес научного сообщества. Китайские исследователи активно проводят эксперименты для изучения этих эффектов, включая недавнюю миссию профессора Чжан Хунчжана из Даляньского института химической физики на космическую станцию «Тяньгун» в рамках миссии «Шэньчжоу-21». Этот исторический момент ознаменовал участие второго гражданского специалиста в китайской космической программе, следуя за профессором Гуй Хайчао из Университета Бэйхан, который впервые посетил космическое пространство в 2023 году.
Профессор Хунчжан проводит серию экспериментов, направленных на изучение влияния микрогравитации на физико-химические процессы в литий-ионных батареях. Особое внимание уделяется взаимодействию гравитационных и электромагнитных полей с компонентами электролита, что представляет собой сложную задачу для земных условий.
Гравитационные силы на Земле вызывают внутренние потоки в структуре батареи и электролита, что способствует движению ионов и повышению эффективности аккумуляторов. В условиях микрогравитации эти потоки практически отсутствуют, что существенно замедляет ионную проводимость и снижает общую эффективность аккумуляторов. Исследование этих процессов в космосе позволяет выявить ключевые закономерности и механизмы, недоступные для наблюдения на Земле.
Особое значение имеет изучение поведения электролита и процессов переноса ионов в условиях микрогравитации. В космической среде движение ионов определяется исключительно электрическим полем и диффузионными процессами, что позволяет более детально исследовать межфазные границы, распределение зарядов и механизмы формирования и деградации электродов. Эти данные необходимы для разработки точных математических моделей аккумуляторов и проверки теоретических гипотез о протекающих реакциях.