【儀表網 研發快訊】在極地科考、深空探測等極端環境下，鋰離子電池等儲能設備的耐低溫性能面臨嚴峻挑戰。傳統鋰離子電池在-20℃以下環境中，易出現電解液粘度增大、離子電導率下降、界面電荷傳輸阻抗劇增等問題，致使電池性能快速衰減甚至失效。因此，在極低溫條件下同步實現體相離子高效傳輸與穩定界面動力學，已成為低溫儲能器件領域亟待攻克的核心難題。
近日，電工研究所馬衍偉團隊成功研制出可在-100℃極低溫環境下工作的鋰離子電容器，刷新了該類器件低溫運行的紀錄。
研究團隊從電解液溶劑的分子結構設計與偶極弱相互作用調控入手，提出了新型低溫電解液設計策略。通過在溶劑分子中引入具有強吸電子效應的氟代基團(-CF3)，打破傳統電解液中剛性的溶劑化殼層，構建出獨特的溶劑-陰離子共配位弱聚集結構(AGG-w)低溫電解液。該弱聚集電解液在低溫下不僅保持了高離子電導率、低黏度與寬液程等優異體相性能，同時實現了低阻抗、快速傳遞的穩定界面動力學特性。基于該新型低溫電解液制備的1100 F鋰離子電容器，成功實現-100℃極低溫環境下的穩定放電。
該研究不僅突破了鋰離子電容器在極寒環境下的應用瓶頸，也為面向極端環境的高性能電化學體系開發奠定了理論基礎，對我國深空探測與極地戰略實施具有重要意義。
該研究工作聯合中國科學院長春應用化學研究所、清華大學深圳國際研究生院共同完成，相關成果發表于《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)。研究工作得到國家自然科學基金、北京市自然科學基金的支持。
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