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　　鋰二氧化碳電池利用金屬鋰和二氧化碳作為反應物，被認為在火星探測中具有潛在的應用價值。然而，現有研究通常忽略了火星的復雜環境，如多種氣體成分及劇烈的溫度波動。針對這一問題，該團隊開發出以火星大氣為直接燃料的“火星電池”，并結合溫度波動測試，模擬了火星表面的真實環境，從而實現了可持續輸出電能的“火星電池”系統。研究顯示，在0攝氏度低溫下，該電池的能量密度達373.9 Wh/kg，循環壽命達1375小時（約2個火星月）。

　　研究表明，“火星電池”的電化學性能在0攝氏度至60攝氏度范圍內具有顯著的溫度依賴性。在高溫條件下，該電池電壓間隙為1.6V，倍率為0.4 A/g，功率密度為3.9 W/m²。具體來說，該電池在充放電過程中伴隨著碳酸鋰的生成和分解電化學反應。該團隊通過一體化電極制備和折疊式電池結構設計，將電芯尺寸放大至2×2cm²，提升了軟包電池的能量密度至765 Wh/kg和630 Wh/L。上述成果為“火星電池”在實際火星環境中的應用提供了概念驗證，并為未來太空探索中的多能互補能源系統的發展奠定了基礎。

　　此前，該團隊通過時空分辨技術建立了一體化厚氣體電極的微觀行為與宏觀電化學性能之間的聯系，為此次“火星電池”采用的一體化厚氣體電極設計提供了理論支撐和技術支持。相關成果Unravelling the Capacity Degradation Mechanism of Thick Electrodes in Lithium-Carbon Dioxide Batteries via Visualization and Quantitative Techniques作為編輯推薦文章，發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

　　研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院、中國博士后科學基金會等的支持。

“火星電池”的應用和發展潛力