这可能听起来很明显，但你不能用超长的电源线给你的航天器充电——这就是为什么电池是太空的离合器，为从电动工具、宇航服到卫星和行星探测器的一切事物提供动力。但将电池送入宇宙不仅仅意味着将其装载到火箭上：电池的**必须能够承受太空环境的极端温度，而且电池的包装也必须确保在意外爆炸时不会伤害任何宇航员。

许多深空飞船都配备了太阳能电池板作为动力，因此大多数空间电池用于在航天器上储存能量，以便在太阳看不见时使用。例如，当这些交通工具暂时通过行星和太阳之间时，就会发生这种情况，挡住视线。电池对于在阳光再次照射之前保持车辆供电至关重要。但电池也为宇航员宇航服上的生命支持系统提供动力，以及维修国际空间站外部所需的工具和其他便携式电气设备。

当电池用于载人航天时，美国宇航局特别关注安全问题。这是因为锂离子电池已经成为太空中的首选电源组，就像地球上一样。锂离子电池可能是目前最强大的电池类型，但它也有一种被称为热失控的风险——缺陷或处理不当会导致电池过热和爆炸。

如果一个电池在一个加压的太空舱（如空间站）内着火，结果可能是毁灭性的。美国宇航局技术研究员办公室的电力专家克里斯托弗·伊安内洛（Christopher Iannello）告诉《边缘》（the Verge）杂志说，在这样一个富氧环境中发生的火灾简直是爆炸性的，而且“绝对是灾难性的”这是一种潜在的生命损失情况。”

然而，美国宇航局已经找到了包装锂离子电池的方法，这样热失控事件就不会成为国际空间站的一场悲剧。在它们被送入太空之前，这些电池被精心地配备了各种材料和技术，以防止它们在燃烧时喷出热量、烟雾和火焰。

NASA不必总是担心电池爆炸。航天局过去依靠老式电池，如镍氢电池或镍氢电池，这是国际空间站储存能量的主要电池类型。但随着锂离子电池开始在地球表面占据主导地位，美国宇航局和其他航空航天公司也开始将其纳入其运载工具中。”你真的不能再从任何人那里买到（镍氢），因为锂离子刚刚占领了这个市场，”美国宇航局约翰逊航天中心的电池设计专家埃里克·达西告诉《边缘》杂志。如今，如果航天局需要一个电池，它将使用标准的现成的18650锂离子电池——与电动汽车中使用的电池相同——并将它们包装在太空中。美国宇航局甚至已经开始将国际空间站上的镍氢电池换成新的锂离子电池。

锂离子电池的优势对美国宇航局来说尤其诱人，因为这些类型的电池在功率方面击败了它们的前辈：商用锂离子电池的功率大约是镍金属氢化物电池的三倍。锂离子电池还可以将大量能量装入一个相对较小、重量较轻的电池中。这对太空飞行至关重要，因为每一磅都是至关重要的。航天器越重，发射到太空所需的能源和资金就越多。在空间有限的车辆上安装更小的电池可以节省重量和空间，允许添加其他更重要的仪器。

锂离子电池也比其他航天电池寿命更长。用于运送宇航员往返国际空间站的俄罗斯联盟号太空舱使用的银锌电池只能使用几个月。这就是联盟号必须每六个月返回地球一次的部分原因：它的电池不会持续太久。同时，据达西说，目前为美国宇航局宇航服上的生命支持系统供电的锂离子电池已经使用了11年，几乎没有退化。最重要的是，锂离子具有很长的循环寿命，这意味着它们可以在失效之前反复充电和放电。这对于环绕地球的低轨道卫星来说尤为重要，它们每天进出太阳16次。更重要的是，锂离子并没有受到太空环境中高水平辐射的影响。

所有这些好处都是与爆炸风险的权衡，爆炸风险无法完全消除。如果电池太热，可能会发生热失控，因此美国宇航局确实试图降低这种风险。此外，为了保护电池不受空间剧烈波动的影响，在电池的各个单元中都添加了加热器来调节电池的温度。

电池筛选也是NASA清除电池中任何可能导致热失控的缺陷的关键。但是，世界上所有的筛选都不能抓住每一个缺陷。根据达西的说法，有时电池**时会有一个潜在的缺陷，只有在电池充电和放电的过程中才会随着时间的推移而显现出来。

因此，当电池用于载人航天任务时，必须小心包装，以确保宇航员的安全。特别是，美国宇航局希望确保，如果电池中的一个电池起火，它不会扩散到同一电池中的所有其他数百个电池。”这是关于允许电池的设计是宽容的，所以这使它成为一个关键的危险，而不是灾难性的危险，”达西说。

How batteries are used on NASA’s spacesuits Image: NASA

这就是为什么达西有五条关于如何包装用于载人航天任务的电池的重要指导方针。首先，工程师必须假设细胞会以不可预测的方式爆炸。通常锂离子电池的设计是这样的，如果它们真的着火了，它们会通过指定的某种通风口喷出里面的东西。但是达西说，你必须考虑一个细胞通过外壳的可能性。为了防止这种情况发生，工程师们在电池周围放置了钢管，以便在电池以一种奇怪的方式破裂时将其封闭起来。

另一个规则是在电池内部的电池之间提供足够的间隔，这样如果一个电池着火，它就不会与其他电池直接接触。否则，坏细胞很容易影响其相邻细胞。需要在电池之间添加材料，作为散热片，阻止高温移动到爆炸电池之外。铝已被证明是一种很好的材料。

第三条规则仅适用于电池以特定方式连接的电池。电池可以串联或并联连接在一起；串联的电池具有更高的电压和功率，而并联的电池具有更高的容量，能够在更长的时间内提供更多的功率。NASA的电池配置——串联或并联——因任务而异。但在载人航天任务中，只要细胞并联，就会带来额外的安全风险。如果一个细胞开始并行失控，它将开始内部加热，并可能将热量传播到其他细胞。这就是为什么美国宇航局必须将这些细胞之间的熔丝并联起来。这些保险丝的作用类似于关闭开关；它们会在温度失控时自动打开，并将坏蛋与附近的其他细胞隔离开来。

最后两条规则都是关于处理来自爆炸单元的烟雾和火焰。达西说，你想在电池中加入一条烟囱通道，将所有热熔物质和烟雾排出电池组。如果这些物质中的任何一种落到邻居身上，就会导致另一个细胞燃烧。最后，你需要一些东西来扑灭从烟囱里冒出来的火焰。美国宇航局非常关注国际空间站内部的火势蔓延，因为在没有地球引力的情况下，火势的行为会有所不同。因此，工程师们确保只有烟雾会从出故障的电池组中逸出。

所有这些附加组件都有惩罚。根据达西的说法，他们给电池增加了约20%的重量，使其体积增大了约50%。当你需要一个电池来装一些小东西，比如宇航员的**夹工具时，这可能是一个挑战。然而，即使所有这些都需要解决，达西说，使用锂离子仍然有净效益。”他说，尽管我们必须为锂离子电池增加一些体积和重量，以使其安全并可用于[人类]任务，但它仍然是“相对于其他电池”的一个显著净优势。

不过，这些只是人类航天电池的标准。当锂离子电池包含在机器人任务中时，例如在行星航天器或漫游者上，工程师不必添加所有这些特殊的包装。例如，这些细胞可以靠得更近，因为爆炸不会是生死攸关的问题。然而，热失控可能导致任务的结束。”它只是接受了更多的风险，”达西说我们做的筛查比其他任何人都多，我们仍然接受这种风险。”

达西说，幸运的是，商用锂离子电池因未知缺陷而爆炸的几率不到百万分之一。但当宇航员参与时，NASA不会冒险。”谢天谢地，从来没有发生过飞行中的热失控事件，但我们有一个计划，”伊安内洛说。