我国科学家研发超低温双电层电容器，解锁极端储能新赛道

当储能设备走出常规场景，奔赴极地、高空等极端低温环境时，如何打破“性能衰减、无法稳定工作”的魔咒？近日，中国科学院大连化学物理研究所与深圳先进技术研究院的联合团队，给出了一份令人惊喜的答案——该所成功研发出可在-80℃超低温环境下稳定运行的双电层电容器，相关成果发表于国际知名期刊《能源与环境科学》，为极端环境储能仪器设备的发展开辟了新路径。

在仪器设备领域，极端环境适配性一直是储能器件的“硬骨头”。随着储能技术向极地探测、高空航天、低温医疗等特殊领域延伸，低温对储能设备的考验愈发严苛。我们都清楚，锂离子电池是目前应用最广泛的储能器件，但在低温环境下，它的短板暴露无遗：离子传输速度变慢、枝晶生长易导致寿命骤减，甚至可能出现失效风险。而双电层电容器凭借离子物理吸附与脱附的储能机理，本应是低温场景的“理想之选”，却长期被电解液凝固点高、离子电导率低，以及电极离子传输受阻等问题困住，难以实现突破。

面对这一行业痛点，中国科学院大连化学物理研究所研究员吴忠帅、副研究员周锋团队，与中国科学院院士、深圳先进技术研究院研究员成会明团队，没有选择“头痛医头、脚痛医脚”，而是跳出单一组件优化的思维定式，思考如何通过电解液与电极的协同设计，从根源上解决问题。团队创新性地提出了“强—弱配位溶剂化”电解液设计策略，这一思路的巧妙之处在于，不再依赖单一溶剂的性能，而是通过两种溶剂的互补搭配，实现“1+1>2”的效果。

具体来看，团队的设计逻辑清晰且极具针对性：一方面，选用乙腈作为强配位溶剂，目的就是削弱离子液体中阴阳离子之间的相互作用，让离子能够更顺畅地移动，从而提升体系的离子电导率——这正是解决低温下离子传输缓慢的关键一步；另一方面，搭配1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚作为弱配位稀释剂，利用其超低凝固点和高电化学稳定性，为电解液形成一层“外部屏蔽层”，有效降低电解液的凝固点，最终实现了耐高压、高离子电导率与超低凝固点的三者兼容，彻底打破了以往三者不可兼得的困境。

除了电解液的创新，电极材料的优化同样不可或缺。在思考电极设计时，团队始终围绕“如何让离子在低温下快速通过”这一核心需求，针对性地设计了富含介孔的活性炭材料。要知道，介孔结构就像为离子开辟了一条条“快速通道”，能够有效促进低温环境下离子的快速传输，大幅减轻因孔道狭窄、传输受阻导致的电容损失，为电容器的超低温性能提供了有力支撑。

这份精心设计的方案，最终交出了一份亮眼的“成绩单”：团队构建的双电层电容器，在-80℃、4.5V电压条件下，能量密度达到104.5 Wh·kg⁻¹，经过10000次循环后，容量保持率仍高达89.5%；更值得一提的是，300F软包双电层电容器在25℃至-80℃的宽温域内均可稳定运行，这意味着它具备了极强的实际应用价值，能够适配多种极端低温场景。

这项成果的意义远不止于一款新型电容器的诞生。它更重要的价值，在于为仪器设备领域的极端环境储能研究提供了全新的思维范式——通过电解液与电极的协同设计，打破技术瓶颈，让储能器件真正适应极端场景的需求。