NASA 测试固态电池于极端低温下运行，为月球探索提供电力解决方案

美国国家航空航天局（NASA）已测试一款固态电池，该电池能够在低至 -274 华氏度（约 -170 摄氏度）的环境中正常运作，未受到损害，这是为未来月球南极探测任务开发电力系统的重要一步。原型电池在低至 -112 华氏度（约 -80 摄氏度）的环境中也可运行，尽管性能有所下降。NASA 表示，这些电池在近期的热真空测试中，在 -76 华氏度（约 -60 摄氏度）至 176 华氏度（约 80 摄氏度）之间的温度范围内运行良好。

SPEARS 项目的重要性

这些结果来自 NASA 的“极端环境适应性和韧性固态电池”（SPEARS）项目，该项目旨在开发可在月球极端温度变化下生存的电池，而无需持续加热。这项技术最终可能为月球探测车、科学仪器和 NASA 阿尔忒弥斯计划下的宇航员应急设备供电。然而，这些电池仍然是小型实验室原型，尚未在太空中进行实验。

月球南极附近的温度可降至 -328 华氏度（约 -200 摄氏度），这对于依赖液体电解质在电极之间传输带电粒子的传统锂离子电池构成了重大挑战。在极端寒冷下，这些液体可能会冻结，而过高的热量则会影响电池性能。暴露于太空真空中也会对传统基于液体的系统造成问题。NASA 的 SPEARS 电池则采用了固体陶瓷或聚合物基电解质，旨在提高对极端温度的抵抗力，同时减少与易燃液体电解质相关的火灾隐患。

研究人员在 NASA 的弗吉尼亚州兰利研究中心进行热真空测试，以检查原型电池在与月球操作相关的条件下的表现。

NASA 兰利研究中心 SPEARS 测试与研究负责人 Yi Lin 表示：“我们首次证明这些电池可以在 -80 摄氏度的低温下正常运作。”测试还显示，这些电池能够承受从 212 华氏度（约 100 摄氏度）到 -274 华氏度的温度范围，并且未受到损害。然而，这些电池在最低测试温度下无法发电，必须在使用前加热至运行温度。

固态电池的潜在应用

这种在无需持续加热的情况下生存于极低温的能力，可能减少月球航天器和探测车上对重型热管理设备的需求。小型加热器可以在需要电力时将电池加热至运行温度，而无需在整个月球夜间保持其温暖。NASA 研究人员还在探索不同的电极材料，以调整电池的能量容量、功率输出和耐用性，以适应特定应用。SPEARS 项目于 2026 年启动，获得 NASA 研究和技术任务局的资金支持。

NASA 俄亥俄州的格伦研究中心领导该项目，而兰利研究人员则进行材料开发和测试。加州的艾姆斯研究中心则在开发测试板和电子设备，以帮助准备这项技术的未来太空飞行测试。该机构认为，此项技术的潜在应用不仅限于月球探测，还包括飞机、无人机、车辆及便携式电子设备。然而，这些电池在准备投入操作使用之前，仍需进一步的开发和测试。

固态电池技术对月球探索的影响

NASA 的固态电池技术对于月球探索具有重要意义，特别是在极端环境下的运作能力。传统锂离子电池在低温下性能受限，而固态电池的设计能够克服这些挑战，减少对重型热管理系统的依赖，从而提高探测任务的效率。这项技术不仅适用于月球，还可能扩展到其他领域，如航空和便携式设备，显示出其广泛的应用潜力。