新开发“火星电池”可实现高能量密度和长循环性能

记者27日从中国科学技术大学获悉，该校热科学和能源工程系谈鹏特任教授团队开发出一种火星电池，由火星大气成分作为电池反应燃料物质，可实现高能量密度和长循环性能。相关成果日前发表在综合类学术期刊《科学通报》上。

由于火星大气中二氧化碳含量高达95.32%，而锂二氧化碳电池利用金属锂和二氧化碳作为反应物，所以被认为在火星探测中具有潜在应用价值。然而，现有研究通常忽略了火星的复杂环境，包括多种气体成分以及昼夜温差约为60摄氏度剧烈的温度波动。

针对这一问题，研究团队开发了一种以火星大气为直接燃料的火星电池，并结合温度波动测试，极大程度地模拟了火星表面的真实环境，从而实现了可持续输出电能的火星电池系统。在0摄氏度低温下，研究人员测得该电池的能量密度高达373.9瓦时/公斤，循环寿命达1375小时，约为两个火星月。

研究表明，火星电池的电化学性能在0—60摄氏度范围内具有显著的温度依赖性。在高温条件下，电压间隙为1.6伏特，倍率为0.4安/克，功率密度为3.9瓦/平方米。具体来说，该电池在充放电过程中伴随着碳酸锂的生成和分解电化学反应。通过一体化电极制备和折叠式电池结构设计，该团队将电芯尺寸放大至2×2平方厘米，进一步提升了软包电池的能量密度至765瓦时/公斤和630瓦时/升。

研究人员表示，这项研究为火星电池在实际火星环境中的应用提供了概念验证，并为未来太空探索中的多能互补能源系统的发展奠定了基础。

（中国科学技术大学供图）