传统锂离子电池在-20℃以下，易出现电解液黏度增大、离子电导率下降、界面电荷传输阻抗剧增等问题，致使电池性能快速衰减甚至失效。在极地科考、深空探测等极端环境下，锂离子电池等储能设备的耐低温性能面临严峻挑战。因此，在极低温条件下同步实现体相离子高效传输与稳定界面动力学，已成为低温储能器件领域亟待攻克的难题。

近日，中国科学院电工研究所和长春应用化学研究所等，研制出可在-100℃极低温环境下工作的锂离子电容器，刷新了该类器件低温运行纪录。

科研人员从电解液溶剂的分子结构设计与偶极弱相互作用调控入手，提出了新型低温电解液设计策略。通过在溶剂分子中引入具有强吸电子效应的氟代基团，打破传统电解液中刚性的溶剂化壳层，构建出独特的溶剂—阴离子共配位弱聚集结构低温电解液。该弱聚集电解液在低温下不仅保持了高离子电导率、低黏度与宽液程等优异体相性能，同时也实现了低阻抗、快速传递的稳定界面动力学特性。基于该新型低温电解液制备的1100F锂离子电容器，成功实现-100℃极低温环境下的稳定放电。

该研究团队不仅突破了锂离子电容器在极寒环境下的应用瓶颈，也为面向极端环境的高性能电化学体系开发奠定了理论基础。

相关研究成果发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院等的支持。

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-100℃可用锂离子电容器实物图