火星的自然环境高度复杂，气体成分多样——95.32% 二氧化碳、2.7% 氮气、1.6% 氩气、0.13% 氧气、0.08% 一氧化碳——且温度波动极大，昼夜温差约为 60°C。
为了应对这些挑战，彭坦教授和徐晓博士开发了一种新型火星电池，该电池独特地利用火星大气作为放电燃料。这种方法大大减轻了电池的重量，使其更适合太空任务。
他们的研究成果《高能量密度、长循环寿命的火星电池》发表在《科学公报》上。
电池耗尽后，可以利用从火星表面收集的太阳能进行充电，为后续放电做好准备。此外，该团队还模拟了火星表面条件，包括温度波动，以开发能够持续输出电力的火星电池系统。
研究人员还证明，在0°C的低温下，该电池的能量密度高达373.9 Wh kg -1，充电/放电循环寿命为1,375小时，相当于大约两个火星月的连续运行。
电池的充电和放电过程涉及碳酸锂的形成和分解，而火星大气中的微量氧气和一氧化碳充当反应催化剂，显著加速二氧化碳的转化动力学。
团队通过一体化电极制备、折叠电芯结构设计，最大化火星大气有效反应面积，通过将电芯尺寸扩大至4cm2 ，进一步将软包电池的能量密度提升至765Whkg -1和630Whl -1。
研究人员表示，这项研究为火星电池在真实火星环境中的应用提供了关键的概念验证。
他们旨在推动未来固态火星电池的研究，解决低压下电解质挥发的挑战，并支持热和气压管理系统。这项工作为未来太空探索多能源互补系统的开发奠定了基础。