登上太空的電池專家：大連化物所張洪章

2025年10月30日，神舟二十一號載人飛行任務新聞發布會在酒泉衛星發射中心召開。經空間站應用與發展階段飛行任務總指揮部研究決定，神舟二十一號航天員乘組由航天駕駛員張陸、航天飛行工程師武飛、載荷專家張洪章3名航天員組成，張陸任指令長。

其中，張洪章為中國科學院大連化學物理研究所研究員、博士生導師，現任潔凈能源國家實驗室（籌）高性能儲能電池關鍵材料研究組（DNL1701）課題組長，大連化物所張大煜青年學者。從事大規模儲能電池關鍵材料與技術研究，包括全釩液流電池、鋰硫電池、鋰氟化炭電池、鋰離子電池、超級電容器和鉛碳電池。

2008年，張洪章從山東大學化學工程本科畢業，考入了中國科學院大學化學工程碩博連讀，從博士期間到2013年畢業后進入中國科學院大連化學物理研究所工作，再到目前，張洪章一直在與各類“電池”打交道。張洪章表示：“2008年，北京采取了一系列控制空氣污染強有力的措施，帶來了長達兩個月的‘奧運藍’。那時候我就開始關注環保的重要性，能源的清潔利用肯定是未來的發展趨勢，相關的研究前景看好。”

張洪章研究員團隊開發了一款鋰硫電池，該電池具有較高的比能量，續航能力很強，在國防、軍事和無人機等領域具有重要的應用前景。

張洪章說：“這種電池的關鍵材料是正極、負極、隔膜、電解液，這些都是國際儲能電池研發領域的熱點和難點。”從2013年以來，張洪章在導師張華民研究員的支持下帶領團隊成功突破了高性能、低成本的鋰硫儲能電池所用的關鍵材料——正極、電解液、隔膜的制備技術，并深入闡釋了材料結構與性能之間的構效關系。尤其是開發出一類比表面超過2000平方米/克的分級孔碳材料，其孔體積大于8立方厘米/克，孔徑從微米到納米尺度成梯度有序分布，用該材料制備的鋰硫電池正極的活性物質比容量可以達到1500mAh/g以上。

張洪章研究員團隊在上述材料基礎上開發出一系列不同容量的軟包裝鋰硫二次電池和一次電池，其中二次電池的器件比能量可以達到600Wh/kg，一次電池的器件比能量超過900Wh/kg，體積比能量超過1200Wh/L。

針對鋰離子電池低溫性能差的問題，張洪章研究員團隊開發出了大倍率、全天候鋰離子電池正極材料。該材料在零下40℃的條件下，可以充進和放出室溫條件下80% 的容量，超過商品化磷酸鐵鋰、三元等鋰離子電池正極材料。

張洪章研究員團隊研究出了具有自主知識產權的鋰離子超級電容器，其兼具高比功率、高比能量的技術優勢，在電動車、大規模儲能領域具有較好的應用前景。

張洪章研究員團隊還研究出一種鉛炭電池，是鉛酸電池的升級產品，充放電循環次數大幅增加，從而大幅延長了使用壽命。在這項技術中，開發低成本、低析氫、抑制硫酸鹽化的炭材料是關鍵。張洪章表示：“我們開發出一類鉛炭電池用碳材料，并在風帆集團的生產線上進行了規模化生產。使用該材料的鉛炭電池成本比鉛酸電池高8% 到10%，但是循環壽命比鉛酸電池延長了4 倍。”

據了解，此次神舟二十一號載人飛行任務的主要目的是：與神舟二十號乘組完成在軌輪換，在空間站駐留約6個月，開展空間科學與應用工作，實施航天員出艙活動及貨物進出艙，進行空間碎片防護裝置安裝、艙外載荷和艙外設施設備安裝與回收等任務，開展科普教育和公益活動，以及空間搭載試驗，持續發揮空間站綜合應用效益。

隨著航空航天技術的發展，電池性能在能量密度、安全性、環境適應性、壽命及充電速度等方面實現了顯著提升，為航天器電源系統提供了更可靠、高效的解決方案。張洪章研究員作為我國電池領域的專家，此次登空將作戰在第一線，為我國未來航空航天技術的突破做出卓越貢獻。

信息來源：

中國科學院大連化物所、央視新聞、高科技與產業化

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