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神舟十九号：太空新征程，锂电新动力
碳索储能网获悉，2024 年 10 月 30 日 4 时 27 分，神舟十九号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，这一壮举再次吸引了全球的目光。执行此次飞行任务的航天员乘组由蔡旭哲、宋令东、王浩泽 3 名航天员组成，其中蔡旭哲担任指令长。宋令东和王浩泽两位 “90 后” 航天员首次执行飞行任务，王浩泽更是我国首位女性航天飞行工程师。
神舟十九号的发射意义重大。从技术进步方面来看，它展示了中国载人航天技术的进一步成熟。飞船采用的新型材料和技术，不仅提高了性能和安全性，也为相关领域的技术发展提供了借鉴。同时，航天工程的发展带动了电子、材料、机械、通信等一系列相关技术的创新，促进了科技水平的整体提升和产业升级。
在国家战略层面，神舟十九号的成功发射提升了中国在国际航天领域的地位和影响力，增强了国家的科技实力。航天技术在国家安全领域也具有重要应用，如卫星通信、导航定位等，提高了国家的战略安全水平。此外，航天产业的发展带动了相关产业链的发展，为经济增长提供了新的动力。
在民族精神层面，神舟十九号的成功发射激发了全国人民的民族自豪感和爱国热情，增强了国民的凝聚力。在科学探索层面，它搭载了多项科学实验和研究任务，将在多个领域开展研究，为人类探索宇宙奥秘提供新的视角和数据。在科普教育层面，它激发了青少年对科学的兴趣和好奇心，为国家的科技发展储备人才。
神舟十九号载人飞船的发射，开启了中国太空探索的新征程，为实现中国人的航天梦迈出了坚实的一步。
锂电升级：开启能源新时代
(一)从镉镍到锂电的跨越
神舟十八号起，主电源储能电池从镉镍蓄电池升级为锂离子蓄电池，这一升级带来了诸多优势。首先，锂离子电池具有更高的能量密度，能够为飞船提供更强大的电力支持。相比之下，镉镍蓄电池的能量密度较低，在满足飞船日益增长的能源需求方面存在一定局限性。其次，锂离子电池的循环寿命更长。据资料显示，锂离子电池以 1C 倍率进行充、放电，其循环寿命大于等于 500 次，而铅酸蓄电池即使以 0.5 放电，以 0.15C 以充电，其循环寿命小于等于 350 次。这意味着锂离子电池能够在更长时间内保持稳定的性能，减少了更换电池的频率，提高了飞船的可靠性和使用寿命。此外，锂离子电池的充电时间更短。锂离子电池可以大电流充电，充电时间只要 4 - 5 小时，而镉镍蓄电池则需要更长的充电时间。这对于紧张的航天任务来说，能够节省宝贵的时间，提高任务的效率。
(二)锂电的性能优势
锂离子蓄电池具有比能量更高、循环寿命更长、无记忆效应等特点，使其在应对复杂工况时具有明显优势。比能量高意味着在相同体积下，锂离子蓄电池能够存储更多的能量。例如，锂离子电池的体积仅为铅酸蓄电池的 30%，但在相同的空间使用情况下，锂离子电池的能量储备比铅酸蓄电池大。这对于空间有限的飞船来说至关重要，能够为飞船搭载更多的设备和物资提供可能。循环寿命长使得锂离子蓄电池能够在长时间内保持稳定的性能，减少了更换电池的需求。如前所述，锂离子电池的循环寿命大于等于 500 次，远远高于镉镍蓄电池的循环寿命。无记忆效应则使得锂离子蓄电池在充放电过程中更加灵活，不会因为长期小负载情况下不断充放电而产生供电能力不足的问题。在空间站时代，飞船在轨驻留时间通常是 6 个月，面临空间站舱体遮挡和充放电状态不断切换的不稳定情况。锂离子蓄电池无记忆效应、使用寿命长的特点，使其能够更好地适应这种复杂工况，为飞船提供稳定可靠的电力供应。
(三)锂电的安全可靠性
空间站使用的锂离子电池经过反复验证，安全性有保障。太空环境复杂而严苛，对各种设备的要求极高，任何一个小的失误都可能导致严重的后果。因此，在将锂离子电池应用于空间站之前，科研人员肯定进行了无数次的实验和检测，以确保其在太空环境中的稳定性和可靠性。空间站所使用的并非我们常见的普通锂电池，而是长寿命、大容量、高安全的锂离子蓄电池。例如，空间站核心舱共有 6 组锂离子蓄电池，每组有 66 个单体电池。这种设计不仅减少了电池的数量，降低了系统的复杂性，还有利于提高电池组的整体安全性和稳定性。与普通锂电池相比，空间站使用的锂离子蓄电池在安全性方面采取了多种有效的手段。从源头上，采用陶瓷隔膜，提供良好的防内短路措施;在电池组内使用阻燃材料，防止高温引发燃烧;在电池组内使用卸压材料，为单体电池膨胀时提供空间;采用全密闭的锂离子蓄电池箱体式结构式设计，为舱内提供安全可靠的环境。此外，还设计了一套智能化的锂电管理系统，以实现高精度、高可靠、高安全的锂电充电控制。在空间站长达 10 多年的在轨运行过程中，航天员需定期对锂电进行在轨更换。为了确保航天员的操作安全，研制人员为锂电更换操作上了 “双保险”。通过这些措施，空间站使用的锂离子蓄电池的安全性得到了充分保障。
技术突破：为太空探索奠基
(一)太空探索新基石
锂离子电池在空间站的成功应用，无疑为未来太空探索奠定了坚实的基础。随着神舟十九号载人飞船开启飞行任务，空间站首次迎来 3 舱 3 船共 6 个航天器均采用锂离子电池供电的新局面。这一突破标志着我国在太空能源领域迈出了关键一步。
锂离子电池具有高能量密度的优势，为航天器提供了更强大的动力支持。例如，国际空间站将在 2017 年使用高可靠性的锂离子电池，更换目前老化的镍氢电池组。新电池组将被置于国际空间站外部加压舱，以最大限度降低产生火灾的几率和电池释放的有害物质。我国空间站的锂离子电池同样展现出卓越的性能，为航天器的各项任务提供了稳定可靠的能源保障。
(二)科技智慧的结晶
锂离子电池在空间站的应用，是科技工作者智慧的结晶。从神舟十八号开始，神舟飞船的主电源储能电池升级为更先进的锂离子电池，单组电池扩容达到 30% 以上，同时新增了更为精准的充电分流控制模式，安全控制策略自适应能力进一步提升。这一升级过程凝聚了无数科研人员的心血和努力。
为了确保锂离子电池在太空环境中的安全可靠性，科研人员进行了大量的实验和检测。他们将两个对接机构的接触情况分成 22 种类型并开展数字仿真，通过加严设定上百项关键参数的包络范围，精益求精。同时，在地面完成了全自由度、高低温环境下的各项试验，包括 31 次捕获缓冲试验、5 次连接分离试验，将捕获时间控制在 2 秒以内，分离角速度控制在每秒 0.5° 以内。目前，对接机构已在轨完成 32 次对接、28 次分离任务，均取得圆满成功。
(三)未来发展的展望
锂离子电池在空间站的成功应用，为未来太空探索和相关技术发展带来了广阔的前景。在未来，随着技术的不断进步，锂离子电池的性能将进一步提升，为太空探索提供更强大的动力支持。
例如，专利锂电池的研发和应用，将为太空探索带来更多的可能性。专利锂电池具有充电时间短、寿命长、能量密度更高、更加安全、更加环保等优势。未来，随着技术的不断发展，专利锂电池有望在太空探索领域得到更广泛的应用。
同时，锂离子电池的成功应用也将推动其他相关技术的发展。例如，测控通信分系统为载人飞船专门研制了图像、话音、着陆搜寻三个特殊领域的相关设备，即使飞船身处火箭上升时的振动中，仍能可靠实现舱内外图像天地传输。这些技术的发展将为未来太空探索提供更加全面的保障。
总之，锂离子电池在空间站的成功应用，为未来太空探索和相关技术发展奠定了坚实的基础，是科技工作者智慧的结晶。未来，我们有理由相信，随着技术的不断进步，锂离子电池将在太空探索领域发挥更加重要的作用。
展望未来：续写航天新篇章
神舟十九号的成功发射无疑为我国航天事业注入了强大的动力，开启了新的篇章。它不仅展示了我国在航天技术领域的卓越成就，更激发了全国人民对未来太空探索的无限憧憬。
从技术层面来看，神舟十九号的成功发射推动了我国航天技术的不断进步。飞船主电源储能电池为锂电池的应用，为未来航天器的能源供应提供了新的思路和解决方案。随着技术的不断发展，锂电池的性能将进一步提升，为航天器提供更强大、更稳定的能源支持。同时，神舟十九号在对接技术、测控通信等方面的突破，也为未来的航天任务积累了宝贵的经验。这些技术的进步将使我国在未来的太空探索中更加游刃有余，能够承担更加复杂、艰巨的任务。
在科学探索方面，神舟十九号搭载的多项科学实验和研究任务，将为人类探索宇宙奥秘提供新的视角和数据。这些研究成果不仅有助于推动基础科学和应用科学的发展，也为未来的深空探测任务奠定了基础。随着我国航天事业的不断发展，我们将有更多的机会开展太空科学实验，深入探索宇宙的奥秘，为人类的科学进步做出更大的贡献。
从国际合作的角度来看，神舟十九号的成功发射也为我国在国际航天领域的合作提供了新的机遇。我国航天事业的开放态度和合作精神，将吸引更多的国家与我国开展航天合作。通过共享资源、技术和经验，我们可以共同推动人类航天事业的发展，实现互利共赢。在未来的太空探索中，国际合作将变得越来越重要，我国将积极参与国际航天合作，为构建人类命运共同体贡献力量。
展望未来，我国航天事业前景广阔。我们将继续加大在航天领域的投入，不断推进技术创新，提高我国在国际航天领域的竞争力。在未来的几年里，我们有望实现更多的航天壮举，如载人登月、火星探测等。这些任务的实现将进一步提升我国的国际地位和影响力，为人类探索宇宙、认识自然做出更大的贡献。
总之，神舟十九号的成功发射是我国航天事业发展的一个重要里程碑。它为我们带来了信心和动力，让我们对未来的太空探索充满期待。相信在全国人民的共同努力下，我国航天事业必将迎来更加辉煌的明天，为人类的太空探索事业续写新的篇章。
