【问题】新能源汽车、航空航天、极地科考以及高机动装备等场景中，电源系统既要轻量化、高功率，又要在低温下保持稳定输出；现实中，电池在寒冷环境会出现电解液黏度升高、离子迁移受阻、界面反应变慢等问题，导致功率下降、容量衰减，甚至无法启动；而能量密度更高的锂金属电池，又面临电解液与金属锂界面不稳定、寿命与安全性难以兼顾等挑战。如何同时兼顾“高比能”和“极寒可用”，仍是产业升级的关键瓶颈。 【原因】长期以来，电解液设计多依赖以氧原子为核心的溶剂配位结构来溶解锂盐并传导离子。这个思路在宽温域与高比能需求下逐渐显现不足：一上，传统配位可能导致溶剂参与无效络合或副反应，降低有效传导效率；另一方面，低温下溶剂结构与溶剂化鞘层更趋“僵化”，传输阻力增大，界面稳定性风险上升，影响电池放电能力与可逆性。 【影响】南开大学化学学院研究员赵庆、中国科学院院士、南开大学常务副校长陈军团队，联合上海空间电源研究所研究员李永团队在《自然》发表有关成果。研究团队提出并验证“氟配位”电解液方案，让氟原子参与关键配位过程，重构锂盐溶解与离子传导的微观结构，从而提高溶剂利用率与有效传输能力。在此基础上，团队研制的锂金属电池在室温下比能达到700瓦时/公斤；在-50摄氏度环境中仍可释放接近400瓦时/公斤的能量，显示出较强的极寒能量输出能力。业内人士认为，该结果为缓解“高比能电池低温掉电快、输出弱”的难题提供了新的材料体系与设计路径，也为下一代动力与特种电源升级提供了新的方向。 【对策】从走向应用的角度看，仍需多环节联合推进。其一，应围绕氟配位电解液的长期循环稳定性、界面演化机制与安全边界，开展跨温域、长时程及复杂工况验证，建立更贴近工程需求的评价体系。其二，面向规模化制备，需要统筹原料供应、成本、工艺窗口与一致性控制，推动关键化学品与配套工艺的国产化与标准化。其三，应用端应与整车、电源系统、储能与特种装备单位协同，围绕快充倍率、低温启动、热管理与安全防护等系统指标进行联合设计，减少“材料先进、系统不匹配”的落地风险。 【前景】随着新能源汽车在高寒地区的应用扩大，低空飞行器与高机动装备对轻量化电源需求上升，以及深空探测、极地观测等任务对宽温域供能提出更高要求，高比能且耐极寒的电池技术将成为重要支撑。陈军表示，基于该电解液体系的高比能电池在新能源汽车、具身智能机器人、低空经济，以及极寒地区与航空航天等领域具有应用潜力。业内分析认为，若后续在寿命、安全与规模制造上取得同等进展，这一路线有望推动电解液设计理念更新，并增强我国在新型电池材料与高端电源系统竞争中的技术优势。
科技创新是产业变革的重要驱动力。此次锂电池技术进展，为高比能电池极寒环境下的应用提供了新的解决思路。随着涉及的技术在寿命、安全与工程化上持续完善，有望更拓展我国新能源产业的发展空间，并为高质量发展与“双碳”目标提供支撑。