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Le batterie agli ioni di litio offrono vantaggi significativi, soprattutto in ambito aerospaziale, grazie alla loro elevata densità di energia per unità di massa. Tuttavia, le condizioni operative di queste batterie sulla Terra differiscono notevolmente da quelle nello spazio, dove la microgravità può alterarne le prestazioni. Per comprendere meglio questo fenomeno, la Cina ha intrapreso un'iniziativa unica: inviare un esperto, un professore, nello spazio per studiare da vicino la questione.
Nel novembre 2025, il professor Zhang Hongzhang, 39 anni, del Dalian Institute of Chemical Physics, è arrivato alla stazione spaziale cinese Tiangong a bordo della navicella Shenzhou-21. È diventato il secondo civile nella storia del programma spaziale cinese a essere inviato nello spazio, seguendo l'esempio di Gui Haichao, professore di scienze aerospaziali dell'Università di Beihang, che aveva compiuto la stessa esperienza nel 2023.
Il professor Zhang Hongzhang è responsabile di una serie di esperimenti a bordo della stazione spaziale, volti a esaminare l'influenza della microgravità sui processi interni delle batterie agli ioni di litio. L'obiettivo principale del progetto è isolare e analizzare i fenomeni fisico-chimici che sulla Terra sono difficili da distinguere, come l'effetto simultaneo della gravità e dei campi elettromagnetici sugli elettroliti. In condizioni di gravità terrestre, all'interno della batteria e, in particolare, nell'elettrolita, si verificano convenzioni e flussi di elettrolita associati. In microgravità, questo è quasi assente, portando a stagnazione e rallentamento del flusso di ioni, il che peggiora le proprietà delle batterie. Le condizioni di microgravità consentono di registrare questi processi in una forma "non contaminata" e di identificare le dipendenze chiave che non possono essere osservate in un laboratorio terrestre.
Si presta particolare attenzione al comportamento dell'elettrolita e al meccanismo di trasporto degli ioni. In assenza di gravità, il movimento degli ioni è determinato esclusivamente dal campo elettrico e dalla diffusione interna. Ciò consente di studiare la formazione dei confini di fase, la distribuzione della densità di carica e le caratteristiche della crescita e del degrado dei materiali degli elettrodi. Questi dati sono cruciali per costruire modelli matematici accurati delle batterie e per verificare le ipotesi teoriche sulla cinetica delle reazioni elettrochimiche. In definitiva, questo porterà alla creazione di batterie migliori per lo spazio, il che porterà a molte cose positive in astronautica. La ricerca del professor Zhang potrebbe portare a batterie più efficienti, durature e sicure per le missioni spaziali future. Questi progressi potrebbero avere un impatto significativo sull'esplorazione dello spazio profondo, consentendo missioni più lunghe e complesse. Inoltre, una migliore comprensione del comportamento delle batterie in microgravità potrebbe portare a nuove tecnologie e applicazioni anche sulla Terra, ad esempio nel campo dei veicoli elettrici e dell'accumulo di energia rinnovabile.
L'esperimento del professor Zhang Hongzhang rappresenta un passo avanti significativo nella ricerca sulle batterie e dimostra l'importanza della collaborazione internazionale e dell'esplorazione spaziale per il progresso scientifico e tecnologico.
