在极地科考的冰原之上，在深空探测的极寒轨道之中，储能设备的耐低温能力，一直是制约极端环境任务的核心瓶颈。
传统的锂离子电池，一旦温度低于 - 20℃，就会因为电解液粘度飙升、离子传输受阻、界面电荷转移阻抗剧增，直接出现性能断崖式衰减，甚至彻底 “罢工”，让很多极寒环境下的探索任务陷入困境。
因此，如何在极低温条件下，同时实现体相离子的高效传输，以及稳定的界面动力学，一直是低温储能领域里，科学家们想要攻克的核心难题。
不过，最近这个难题被中国的科研团队攻克了！
中国科学院电工研究所的马衍伟团队，联合中国科学院长春应用化学研究所、清华大学深圳国际研究生院的研究人员，成功研制出了能在-100℃极低温下正常工作的锂离子电容器，直接刷新了这类器件的低温运行世界纪录！相关成果已经发表在国际顶级期刊《德国应用化学》上。
想要让储能器件扛住极寒，关键就是要解决电解液的问题 —— 既要让离子在低温下还能跑得快，又要保证电极和电解液的界面能稳定工作。
研究团队从电解液溶剂的分子结构设计入手，通过在溶剂分子中引入具有强吸电子效应的氟代基团（-CF₃），打破了传统电解液里那种僵硬、拥挤的刚性溶剂化壳层，成功构建出了一种全新的溶剂 — 阴离子共配位弱聚集结构（AGG-w）低温电解液。
为了验证这款全新电解液的性能，研究团队开展了一系列严谨的测试：
首先，研究人员使用旋转粘度计，对不同温度下的电解液粘度进行了精准测试，结果证实，哪怕温度持续降低，这款新型电解液依然能保持极低的粘度，不会像传统电解液那样，在低温下冻得 “变稠”，彻底解决了低温下离子 “跑不动” 的前提问题。
紧接着，他们将电解液样品放入高低温试验箱中，配合电化学工作站，采用交流阻抗法测试了电解液在宽温域内的离子电导率，结果证实，哪怕在极低温环境下，这款电解液里的离子依然能保持高效的传输能力，不会因为温度降低就出现传输卡壳的问题。
同时，为了确认这种全新的弱聚集结构真的被成功构建，研究人员还借助拉曼光谱仪，对电解液的微观溶剂化结构进行了表征，最终验证了这种独特的溶剂 — 阴离子共配位结构的存在，正是这个结构，让电解液在低温下，同时兼顾了高离子电导率、低粘度，以及稳定的界面动力学特性。
验证完电解液的性能，研究团队基于这款新型电解液，制备了一款 1100 F 的大容量锂离子电容器。为了测试这款器件的极低温工作能力，他们将组装完成的器件放入高低温试验箱中，通过电池测试系统，模拟不同的低温环境，对器件的充放电性能进行了全面的测试。
测试结果让人无比惊喜：
这款锂离子电容器，不仅在 - 40℃的环境下连续稳定运行了 7 个月，容量保持率依然高达 97.9%，几乎没有出现明显的衰减；更让人震撼的是，它在 - 100℃的极低温环境下，依然实现了稳定的放电！这是锂离子电容器领域，第一次实现如此低温度下的正常工作，直接刷新了该类器件的低温运行世界纪录。
这项突破，不仅彻底打破了锂离子电容器在极寒环境下的应用瓶颈，还给面向极端环境的高性能电化学储能体系，奠定了全新的理论基础。
以后，不管是南极冰原上的科考设备，还是近地轨道上的极寒卫星，都能用上这种不怕冻的 “超级充电宝”，再也不用担心低温把储能设备冻 “罢工” 了，这对我国的深空探测与极地战略的实施，都有着非常重要的意义。
