NASA 測試固態電池於極端低溫下運行，為月球探索提供電力解決方案

美國國家航空暨太空總署（NASA）已測試一款固態電池，該電池能夠在低至 -274 華氏度（約 -170 攝氏度）的環境中正常運作，未受到損害，這是為未來月球南極探測任務開發電力系統的重要一步。原型電池在低至 -112 華氏度（約 -80 攝氏度）的環境中也可運行，儘管性能有所下降。NASA 表示，這些電池在近期的熱真空測試中，在 -76 華氏度（約 -60 攝氏度）至 176 華氏度（約 80 攝氏度）之間的溫度範圍內運行良好。

SPEARS 項目的重要性

這些結果來自 NASA 的「極端環境適應性和韌性固態電池」（SPEARS）項目，該項目旨在開發可在月球極端溫度變化下生存的電池，而無需持續加熱。這項技術最終可能為月球探測車、科學儀器和 NASA 阿爾忒彌斯計劃下的宇航員應急設備供電。然而，這些電池仍然是小型實驗室原型，尚未在太空中進行實驗。

月球南極附近的溫度可降至 -328 華氏度（約 -200 攝氏度），這對於依賴液體電解質在電極之間傳輸帶電粒子的傳統鋰離子電池構成了重大挑戰。在極端寒冷下，這些液體可能會凍結，而過高的熱量則會影響電池性能。暴露於太空真空中也會對傳統基於液體的系統造成問題。NASA 的 SPEARS 電池則採用了固體陶瓷或聚合物基電解質，旨在提高對極端溫度的抵抗力，同時減少與易燃液體電解質相關的火災危險。

研究人員在 NASA 的維吉尼亞州蘭利研究中心進行熱真空測試，以檢查原型電池在與月球操作相關的條件下的表現。

NASA 蘭利研究中心 SPEARS 測試與研究負責人 Yi Lin 表示：「我們首次證明這些電池可以在 -80 攝氏度的低溫下正常運作。」測試還顯示，這些電池能夠承受從 212 華氏度（約 100 攝氏度）到 -274 華氏度的溫度範圍，並且未受到損害。然而，這些電池在最低測試溫度下無法發電，必須在使用前加熱至運行溫度。

固態電池的潛在應用

這種在無需持續加熱的情況下生存於極低溫的能力，可能減少月球航天器和探測車上對重型熱管理設備的需求。小型加熱器可以在需要電力時將電池加熱至運行溫度，而無需在整個月球夜間保持其溫暖。NASA 研究人員還在探索不同的電極材料，以調整電池的能量容量、功率輸出和耐用性，以適應特定應用。SPEARS 項目於 2026 年啟動，獲得 NASA 研究和技術任務局的資金支持。

NASA 俄亥俄州的格倫研究中心領導該項目，而蘭利研究人員則進行材料開發和測試。加州的艾姆斯研究中心則在開發測試板和電子設備，以幫助準備這項技術的未來太空飛行測試。該機構認為，此項技術的潛在應用不僅限於月球探測，還包括飛機、無人機、車輛及便攜式電子設備。然而，這些電池在準備投入操作使用之前，仍需進一步的開發和測試。

固態電池技術對月球探索的影響

NASA 的固態電池技術對於月球探索具有重要意義，特別是在極端環境下的運作能力。傳統鋰離子電池在低溫下性能受限，而固態電池的設計能夠克服這些挑戰，減少對重型熱管理系統的依賴，從而提高探測任務的效率。這項技術不僅適用於月球，還可能擴展到其他領域，如航空和便攜式設備，顯示出其廣泛的應用潛力。