化学博士张洪章出征太空，他将在飞船内做什么实验？

今天11月1日凌晨，神舟二十一号航天员乘组人员指令长张陆、航天飞行工程师武飞、载荷专家张洪章已经在太空与 神舟二十号航天员乘组成功会师。

以下内容参考：华夏储能、光储焦点

其中的这位来自中国科学院大连化学物理研究所的研究员，以载荷专家身份叩问苍穹，将在太空开展电池技术相关研究实验。

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80后学霸“转型”

张洪章与航天的缘分，早在近二十年前就已种下。

这位1986年出生于山东省滨州市邹平市临池镇农村的科学家，在高中时期听到了神舟五号发射成功以及我国首位航天员杨利伟的消息，内心便埋下了航天的种子。

与大多数航天员不同，张洪章是戴着高度数眼镜的科研工作者。

他于2004年至2008年就读于山东大学化学工程专业，获工学学士学位；2008年至2013年就读于中国科学院大学化学工程专业，获工学博士学位。

博士毕业后，张洪章进入中国科学院大连化学物理研究所工作，2013年7月起任研究所副研究员；2015年7月起任课题组长；2018年7月起任研究员。

张洪章现任洁净能源国家实验室高性能储能电池关键材料研究组（DNL1701）课题组长，大连化物所张大煜青年学者。

张洪章的研究方向几乎囊括了储能产业的热点领域：一是锂/硫原电池、低温动力电池、铅炭蓄电池、锂离子混合超级电容器的设计及关键材料开发，涉及碳材料、正负极活性物质、隔膜、电解液、集流体与电池结构等领域；二是全钒液流电池用离子传导膜的研发，包括离子交换膜、多孔离子传导膜等。

他的科研成果也令人瞩目：2013年，突破全钒液流电池非氟离子传导膜技术，直接实现进口替代，帮行业省下“冤枉钱”；2016年，研究出能在-40℃充放电的低温锂离子电池，性能甩磷酸铁锂几条街；2019年，开发出高比能量锂/氟化碳原电池关键材料（替代进口）及电芯制备技术，性能直接冲到当时国内顶尖水平。

当国家选拔航天员的通知到达单位时，张洪章一开始还以为是朋友在开玩笑。从科研工作者到航天员，体能训练成了他必须弥补的短板。

他坦言，进入到航天员队伍后，体能训练成为他必须补的短板。经过长时间的科学锻炼，张洪章的身体素质有了很大改善。

02

在太空做锂电实验

作为神舟二十一号的载荷专家，张洪章的主要职责是在空间站开展空间科学与应用研究任务。他将在太空开展锂离子电池电化学光学原位研究。

为什么非要到太空做电池实验？地球上的实验室难道不够用吗？

太空的微重力环境是地面无法模拟的，也是检验技术可靠性的“终极试验场”。这次张洪章携带的锂离子电池电化学光学原位研究项目，将通过科学判断、精细调节光学实验设备，开展微重力环境下的锂离子电池原位光学观测实验。

该项目旨在获取微重力下锂枝晶生长全流程影像。锂枝晶是影响锂电池安全性和寿命的关键因素，在太空微重力环境下观察其生长规律，可能为解决锂电池枝晶问题提供全新思路。

张洪章表示：“能够将自己设计的实验带上空间站，是每一位载荷专家的夙愿。我期待着在太空环境下开展这项研究，并取得满意的成果。”

锂离子电池因重量轻且寿命长，已成为完成各类太空任务的重要供电来源。研究锂离子电池在太空环境下的性能演化规律，能够为后续太空任务中锂离子电池的研制和高可靠应用提供重要理论支撑。

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天地联动的协同创新

神舟二十一号的太空实验将触发储能技术三重变革。

在技术验证层面，太空极端环境将成为地面材料研发的“天然实验室”。锂离子电池在失重状态下的性能衰减数据，可能暴露传统电解液配方在真空、辐射环境中的缺陷，倒逼材料科学家开发耐极端条件的新型电解液。

应用场景层面，实验成果直接赋能深空探索。月球基地、火星探测等任务对储能系统提出极端要求——需耐受-180℃至120℃的剧烈温差，并支撑长达14天的无光照期。

产业生态层面，将形成“太空-地面”协同创新的生态闭环。随着“空间站+深空基地”体系构建，太空验证的智能算力平台可率先应用于卫星储能系统，其算法优化后的能效管理经验，将通过技术迁移反哺地面储能网络。

这种双向技术流动，将推动储能产业链从单一场景向“天地互济”的立体化生态升级，最终形成覆盖太空、地面、海洋的多维储能技术体系。

10月31日23时44分，神舟二十一号载人飞船将在酒泉卫星发射中心升空，全球储能圈都在等待张洪章从太空发回的“实验报告”。这次在太空中进行的锂电池研究，极有可能为地面储能技术带来全新启发，推动储能产业向前迈出一大步。

内容参考：华夏储能、光储焦点