问题：极端低温对储能器件提出更高门槛。面向深空探测、高海拔和高纬度装备、极地科考，以及冷链与应急保障等应用，电源系统不仅要低温下可用，还要具备快速充放电能力和长期稳定性。然而在−40℃以下，传统电解液易出现黏度升高、离子迁移变慢甚至凝固；电极孔道内传输受阻也会加剧容量衰减，进而造成电容器功率输出下降、寿命缩短，成为低温储能的关键瓶颈。 原因：低温性能衰减的核心在于离子传输变慢、界面难以稳定。一上，温度降低会显著拉低电解液离子电导率，阴阳离子相互作用增强，离子对或团簇更难解离，可参与储能的有效离子减少；另一方面，若电极孔结构以微孔为主，低温时离子进入孔道的动力学更慢，双电层难以快速建立，电容损失更明显。要在极寒环境保持高功率与高效率，必须同时打通电解液低温流动与电极孔道快速传输两道关口。 影响：低温性能提升将扩大电容器在极端环境中的应用范围。双电层电容器凭借高功率密度、快速充放电和长循环寿命，已在轨道交通能量回收、功率缓冲和瞬时供能等场景得到应用。但低温适应性不足限制了其向更寒冷地区和高可靠场景延伸。若能在−80℃稳定工作，并兼顾高电压与长循环寿命，将有助于构建更可靠的极端环境电源系统，也可与电池等器件形成互补，提高整体能源系统的安全冗余和响应速度。 对策：通过“电解液—电极”协同优化破解低温难题。大连化物所科研团队围绕离子传输与界面稳定，提出温度敏感性更低的“强—弱配位溶剂化”电解液设计思路：一是引入乙腈作为强配位溶剂，削弱离子液体中阴阳离子作用，提升体系离子电导率，使低温下仍保持较好的离子迁移能力；二是选用凝固点更低且电化学稳定性高的弱配位稀释剂作为“外部屏蔽层”，深入降低凝固风险，推动电解液在高耐压、高电导与超低凝固点之间实现兼顾。同时，在电极端设计富含介孔的活性炭材料，以更利于离子进出的孔结构促进低温快速传输，减轻孔道传输受限带来的电容损失，从液相传导与固相孔道两端同步提升。 前景：从材料到器件验证，结果显示出应用潜力。研究团队构建的双电层电容器在−80℃、4.5V条件下循环10000次后容量保持率达89.5%，显示其在超低温与高电压耦合工况下具备稳定性；同时，300F软包器件可在25℃至−80℃范围内稳定运行，表明该方案具备进一步工程化的基础。业内认为，这类协同设计路径有望完善极端环境储能技术体系，并在材料选择、溶剂化结构调控、孔结构优化以及器件封装匹配等形成可借鉴的方法，为后续拓展更宽温域、更高电压与更长寿命提供方向。下一步，规模化制备的一致性、长期安全性评估，以及复杂工况下的可靠性测试，将是从实验室走向应用的关键环节。
该研究展示了我国在前沿储能技术上的持续创新能力；随着极端气候事件增多与深空探索推进，发展适应复杂环境的能源技术愈发重要。科研团队表示，下一步将重点攻关规模化制备工艺，推动实验室成果向工程化应用转化，为构建覆盖全气候场景的能源体系提供支撑。