我国锂电池重大突破，零下34℃，即插即用

电子发烧友网报道（文/李弯弯）2月10日，中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟研究员团队在黑龙江漠河完成了超低温锂电池实地测试。这一成果意义非凡，标志着我国自主研发的电池技术取得重大进展，能够支撑各类设备在极端低温环境下实现“即插即用”，成功破解了极寒地区电池能源供给的难题。

团队低温电池技术负责人张盟副研究员介绍，团队自主研发的超低温电池技术及配套人工智能电源管理系统，通过创新性地设计耐低温电解液、开发准固态功能性隔膜，并融合先进的AI电池管理算法，有效解决了传统锂电池在低温下活性骤降、续航锐减甚至无法工作的行业痛点。这一突破，为我国在极寒环境下的能源自主性和科技装备可靠性提供了坚实的战略支撑。

 
图：中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士团队
在黑龙江漠河完成超低温锂电池实地测试

行业痛点：锂电池低温下性能骤降、续航锐减

锂电池作为一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池，自1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究，20世纪70年代M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池以来，随着科学技术的发展，已成为主流电池。然而，传统锂电池在低温下却面临诸多问题，如性能骤降、安全隐患和充电困难等。

性能骤降是低温下传统锂电池的突出问题。液态电解液在低温下会变得粘稠，锂离子在正负极间游动阻力（内阻）急剧增大，-20℃时内阻可能增至常温的3 - 5倍。离子活性降低使电池内部化学反应变慢，大量电量无法释放，-20℃时放电容量可能只剩常温的50% - 60%，电动车续航里程“腰斩”。同时，内阻增大使电池无法提供大电流，电动车加速无力、爬坡困难，甚至高负载下断电保护。

安全隐患也不容小觑。低温充电时，锂离子活性降低，无法顺利嵌入负极石墨层，会在负极表面还原成金属锂，形成锂枝晶。锂枝晶锋利，会刺破电池内部隔膜，导致正负极直接接触，引发内部短路，不仅永久损坏电池，还可能引发热失控，造成起火或爆炸，威胁生命财产安全。

充电困难同样困扰着传统锂电池。通常，传统锂电池在0℃以下就无法正常充电或充电效率极低。在极寒地区，设备关机后可能无法启动。电动车采用电池预加热系统，但会形成“电量越少越冷，越冷越耗电”的恶性循环，加剧续航缩水。

这些痛点影响范围广泛，涉及多个重要领域。如在新能源汽车领域，低温问题制约其在北方市场普及。续航里程“打折”、充电时间变长，甚至高速公路抛锚等情况频发，影响消费者购买意愿和使用体验。

随着低空经济成为国家战略，电池怕冷成为无人机产业向北方推广的最大障碍。以黑龙江漠河为例，冬季气温常低于-30℃，传统物流无人机原本能飞30分钟，在此环境下可能5分钟就没电，导致快递配送无法覆盖，南北物流体验差距大。高海拔地区风力发电机叶片巡检依赖无人机，低温下电池电压不稳，可能使无人机在强磁场中失控，撞击风机造成事故。

破局之法：研发耐低温电解液、融合AI电池管理算法

为解决锂电池在低温下性能骤降、续航锐减、甚至无法工作的难题，科研团队与企业进行了多方面的探索，如材料革新、电池管理系统优化、探索替代路线等。

材料革新是关键方向，研发耐冻电解液是重中之重。传统电解液低温易变粘甚至凝固，科学家尝试探索新溶剂。2025年12月，中国科学院物理研究所/苏州大学团队开发出基于2 - 甲基四氢呋喃（2MT）的新型电解质，凝固点极低（-117℃），分子结构能降低锂离子“脱溶剂化”阻力。在 -60℃极寒下仍保持液态，-30℃下磷酸铁锂/石墨电池循环300周后容量保持率达90.36%，还实现5C快充。

2024年3月，浙江大学范修林团队设计出基于氟乙腈的新型电解液，支持锂电池在 -70℃到60℃超宽温区工作，能10分钟快充，其溶剂分子小、与锂离子作用力弱，让锂离子快速移动。

针对负极低温嵌锂困难、易析锂问题，科研人员在电极材料和固态电解质界面（SEI）上创新。传统石墨负极低温“吞吐”锂离子慢且易析锂枝晶，科学家尝试用钛酸锂、铝基或硅基材料替代。2023年，中科院深圳先进院发明基于铝基负极的新型宽温域锂电技术，研发出我国首款宽温域、低成本、长寿命电芯产品，最低工作温度达 -70℃，最高达80℃，可实现 -30℃低温正常充电，该技术已应用于户外储能、光伏储能等领域。

2025年2月，西安交通大学丁书江团队突破传统认知，发现低温下溶剂衍生的富含有机物的SEI因界面力和孔隙扩散机制优势，表现出更低界面阻抗。采用有机硅电解液结合低温化成循环构建富含有机物的SEI，使锂金属电池在 -40℃条件下容量提高22.5%。

除材料革新，通过电池管理系统（BMS）和热管理技术保障电池工作环境也很重要。自适应热管理技术可在不改变电池化学体系前提下，利用电池内部阻抗或外部加热片让电池快速升温。比亚迪等车企应用的脉冲自加热技术，通过电池高频充放电循环产生热量提升电池包温度。融合AI技术的方案也为锂电池发展带来新机遇，利用人工智能算法精准预测电池低温状态，优化充放电策略。中科院大连化物所在此次突破中，除材料创新还融合先进AI电池管理算法，智能调控电池极寒工作状态，将续航衰减率控制在极低水平。

业界还探索替代路线，尝试钠电池。钠离子电池电解液低温表现通常优于锂离子电池，虽能量密度稍低但耐寒性好。2026年2月5日，宁德时代与长安汽车在牙克石联合亮相首款钠电量产乘用车，该车型年中上市。牙克石冬季气温常在 -30℃左右，此次推出钠电池在 -40℃极寒下容量保持率超90%，可在 -50℃极寒中稳定放电。此前，2024年1月江淮旗下花仙子钠电版交付首批用户，只不过市场反响冷淡。

中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士团队也基本是从这几个方向进行探索，通过设计耐低温电解液、开发准固态功能性隔膜并融合先进AI电池管理算法，解决传统锂电池低温痛点。其技术核心包括引入低冰点溶剂和功能化添加剂降低电解液冻结点，保证 -40℃极端环境下电解液流动性；开发准固态功能性隔膜，结合液态导电和固态安全性；AI算法实时监控电池状态，优化充放电策略。

该团队在黑龙江漠河完成超低温锂电池实地测试，在 -34℃极寒中，无需外部保温措施的电池静置超8小时仍保持超85%有效容量，成功驱动工业级无人机完成任务模拟。张盟表示，该成果有望破解极寒地区电池“怕冻”的困境，为我国乃至全球在高寒条件下的森林防火、电力巡检、应急通信等作业场景注入“温暖能量”。

写在最后

锂电池在低温环境下面临的性能骤降、安全隐患和充电困难等问题，严重制约了其在新能源汽车、低空经济、极低科考等各个领域的发展。为了解决这些问题，科研团队和企业从材料革新、AI电池管理以及钠电池尝试等多个方面进行了不懈探索，并取得了一系列重要突破。

中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士团队通过创新设计耐低温电解液、开发准固态功能性隔膜和融合AI电池管理算法，成功实现了超低温锂电池的实地测试，为解决极寒地区电池能源供给难题提供了有效方案。这一成果不仅将提升我国在极寒环境下的能源自主性和科技装备可靠性，也为全球相关领域的发展贡献了中国智慧和中国方案。