3月26日消息，傳統(tǒng)鋰離子電池在-20℃以下環(huán)境中，易出現(xiàn)電解液粘度增大、離子電導(dǎo)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(shí)現(xiàn)體相離子高效傳輸與穩(wěn)定界面動力學(xué)，已成為低溫儲能器件領(lǐng)域亟待攻克的核心難題。

近日，中國科學(xué)院電工研究所馬衍偉團(tuán)隊(duì)成功研制出可在-100℃極低溫環(huán)境下工作的鋰離子電容器，刷新了該類器件低溫運(yùn)行紀(jì)錄，相關(guān)成果在《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表。

研究團(tuán)隊(duì)從電解液溶劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與偶極弱相互作用調(diào)控入手，提出了新型低溫電解液設(shè)計(jì)策略。

通過在溶劑分子中引入具有強(qiáng)吸電子效應(yīng)的氟代基團(tuán)（-CF3），打破傳統(tǒng)電解液中剛性溶劑化殼層，構(gòu)建出獨(dú)特的溶劑—陰離子共配位弱聚集結(jié)構(gòu)（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(dǎo)率、低黏度與寬液程等優(yōu)異體相性能，同時實(shí)現(xiàn)了低阻抗、快速傳遞的穩(wěn)定界面動力學(xué)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(shí)現(xiàn)-100℃極低溫環(huán)境下的穩(wěn)定放電。

這項(xiàng)研究不僅突破了鋰離子電容器在極寒環(huán)境下的應(yīng)用瓶頸，也為面向極端環(huán)境的高性能電化學(xué)體系開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)，對我國深空探測與極地戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。