问题——极端低温下，储能装备常面临“掉电快、供能不稳”的难题；近年来，极地科考持续推进、深空探测任务不断拓展，对能源供给系统提出更高要求。传统锂离子电池等电化学储能器件在低温环境中性能明显衰减：温度降至零下20摄氏度以下时，容易出现容量下降、功率不足、充放电效率降低等情况；在更低温度下，甚至可能无法正常工作。如何让电化学储能设备在极寒环境下保持稳定输出，已成为影响对应的装备可靠性的关键因素。 原因——体相传输变慢与界面反应受阻叠加，导致低温性能出现“系统性失速”。业内分析指出，低温会使电解液黏度上升、离子电导率下降，离子在电解液中的迁移效率随之降低；同时，电极/电解液界面电荷传输阻抗增大，界面反应动力学变差，极化效应继续加重。归根结底，既要解决“离子在电解液里走得慢”的体相问题，也要解决“到界面过不去”的动力学问题，任何一环短板都可能让器件在极低温下难以稳定运行。 影响——拓展极低温工作边界，为极端环境任务提供更可靠的能量支撑。中国科学院电工研究所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，研制出可在零下100摄氏度环境下工作的锂离子电容器，并实现稳定放电，相关成果发表于国际期刊《德国应用化学》。据介绍，该成果刷新了锂离子电容器件低温运行纪录，有望缓解极寒环境下储能系统可用性不足的问题，为低温条件下需要快速功率输出与稳定供能的装备提供新的技术选择。 对策——从电解液分子结构入手，重构溶剂化与弱相互作用，实现“传得快、界面稳”。研究团队将重点放在电解液溶剂的分子结构设计与偶极弱相互作用调控上，提出新型低温电解液设计策略：在溶剂分子中引入具有强吸电子效应的氟代基团（-CF3），改变传统电解液中相对刚性的溶剂化结构，构建溶剂—阴离子共配位的弱聚集结构电解液。该策略旨在让电解液在低温下仍保持较低黏度与较高离子电导，避免离子在高黏度介质中迁移受限；同时形成低阻抗、快速传递的稳定界面动力学特性，降低界面极化，使电荷转移更顺畅。基于该电解液制备的1100法拉锂离子电容器在零下100摄氏度条件下实现稳定放电，体现出体系设计在低温下的综合优势。 前景——走向工程化仍需多维验证，应用空间将随极端任务扩展而增长。业内人士认为，这个低温电化学体系的突破，为极端环境储能技术提供了可借鉴的设计思路：通过调控溶剂化结构与界面反应路径，实现体相与界面的协同优化。下一步仍需在更贴近实际应用的条件下开展系统评估，包括循环寿命、倍率性能、一致性与安全性测试，以及在复杂温变、辐照、振动冲击等工况下的可靠性验证。同时，材料成本、制备工艺稳定性与批量化一致性，也是推动工程应用落地的关键。随着我国深空探测、极地任务和高端装备发展持续推进，极低温储能器件需求将进一步增长，相关技术有望在特种电源、极寒地区设备、空间探测载荷等领域拓展应用。
从实验室的分子结构设计到面向重大任务的技术储备，这项突破表明了基础研究与应用需求的紧密衔接。在关键技术竞争日益激烈的背景下，这个原创成果表明：围绕科学规律持续攻关、面向现实需求推进创新，才能形成更可靠的技术供给。这项研究不仅为极端环境作业提供了新的技术路径，也显示出我国在新材料与储能体系研发上的持续突破。