美国得克萨斯农工大学的研究人员开发出一种新型电池设计，能够在低至零下40度的极端寒冷条件下正常工作。该研究由工程学院化学工程教授乔迪·卢特肯豪斯博士领导，团队已将在聚合物电池方面的成果发表于《材料化学A》期刊。

卢特肯豪斯表示，传统电池在寒冷天气下性能下降，因为内部液态电解质在低温下会冻结，导致电荷无法传输。她指出：“我们在2024年芝加哥的寒潮中就看到了这个问题，当时电动汽车电池非常冷，甚至被冻住了，以至于无法在充电站充电。”

研究团队研制的有机双离子电池使用氧化还原活性聚合物代替传统无机电极材料，并与一种基于二甘醇二甲醚的低温电解液相配合。这种电解质在传统电解液开始结晶的温度下仍能保持流动性和导电性。测试表明，该电池在0°C时保持了85%的容量，在-40°C时保持了55%的容量。卢特肯豪斯解释道：“坚硬的无机材料在低温下通常反应迟缓，但柔软的聚合物材料可以更容易地移动离子。”

研究人员还通过采用碳纤维编织物替代传统金属集流体，解决了机械耐久性问题。碳纤维编织物既增强了电池的强度，又能有效传导电荷，形成一种“结构电池”，可同时储存能量并提供机械强度。卢特肯豪斯说：“机械应力会随着时间的推移损坏电池。通过制造与结构融为一体的电池，我们可以同时减轻重量并提高耐用性。”

卢特肯豪斯认为，可靠的低温性能可能对从个人电子产品到关键基础设施产生多方面影响。“遇到特大暴风雪或寒潮，电网可能会瘫痪。电池可以弥补这些停电和电力缺口。如果我们想要一个四季皆宜的能源系统，我们就需要不受温度波动影响的储能设备。”她同时建议，目前车主可将电动汽车或离网电池移至车库等温度较高的地方，避免暴露在恶劣天气中。

出版详情：作者：陈旺等，标题：具有低温操作性和结构增强的有机双离子电池，发表于：《材料化学A》(2025)。期刊信息：材料化学A期刊