据中国科学院消息，“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已在中国空间站内开展，神舟二十一号航天员乘组共同在轨操作该项目实验，中国科学院研究员张洪章作为载荷专家发挥了其专业优势。

图源：央视新闻

锂离子电池是现代航天任务的“能量心脏”，具有能量密度高、循环寿命长、安全可靠等优点。然而，在地面实验中，很难单独研究重力对电池内部过程的影响。太空的微重力环境，为突破这一难题提供了独特条件。

据悉，本次锂离子电池上行实验的推进，有望突破重力场与电场耦合作用的认知瓶颈，推动电化学基础理论的进一步发展，为优化目前在轨电池系统、设计下一代高比能高安全太空电池提供依据。

最佳电极元素——锂

锂是一种金属元素，位于元素周期表第二周期IA族，元素符号为Li，被誉为绿色能源金属和“白色石油”，广泛应用于储能、化工、电子工业等领域。

遇水会“燃烧”的锂

锂遇水会发生化学反应，向水分子输送电子，最后会起火燃烧。化学反应式为：

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

图源：《图解中学化学》

锂是智能手机、笔记本电脑及电动汽车等产品不可缺少的元素，它们使用的电池都是锂离子电池。

图源：维基百科，作者 MyXyloto

锂离子电池是一种二次电池（蓄电池），可以反复充电，长期使用。放电时，锂离子从负极向正极移动，从而产生电流。离子是指原子失去或得到电子而处于带正电或负电的状态。从外部向电池加电压（充电）时，移到正极的锂离子可返回负极，再次处于可放电的状态。

电池主要利用负极材料与正极材料“释放电子的难易程度差异”来产生电。容易释放电子的材料用作负极，容易接收电子的材料用作正极。负极释放电子的难度与正极接收电子的难度差异越大，电池的动力（电压）越大。

锂离子电池的工作原理（图源：《科学世界》2016年第12期）

锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）从负极移到正极来产生电。最初，锂嵌在负极层状碳的空隙中。用导线连接正负极后，锂释放出电子，变成锂离子，穿过隔膜向正极移动，在正极被层状结构的钴酸锂“捕获”。充电时的反应与此完全相反。 锂本身不用作负极材料，但是其混在碳中，实质上起到了负极的作用。

释放电子的难易程度（离子化倾向）取决于元素的种类。锂是所有元素中最容易释放电子（离子化倾向大）的元素，用作电池负极时，电压最高。此外，锂还是最轻的金属元素，原子较小，是实现电池小型化与轻便化的最佳元素。

除了锂元素，智能手机中还使用了很多金属元素，例如扬声器中使用的钕（Nd）、液晶屏中必不可少的铟（In）等。以手机为代表的家电产品中满是化学元素，我们的生活正是因为巧妙地利用了化学才获得可持续发展。

图源：《图解中学化学》

其实化学不只存在于实验室或者教科书里，我们的生活也和化学息息相关：它存在于厨房的调料中；存在于超市的货架上；存在于家中的电器里......

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