锂离子电池作为近二十年的高效储能装置，在全球得到了广泛的应用。但是在高纬度地区，冬季温度低至-40℃甚至以下，但是锂离子电池呈现出较差的倍率性能。目前常用做法小颗粒正极材料 &倍率型负极，基于EC环状碳酸锂，加上线性碳酸盐或者羧酸酯，满足低温要求。出于对电芯体系的热爱，小编收集了一些网络和文献上的做法，供大家参考！

一、-40℃快充锂离子电池基于丙酮（DMK）

    一种在丙酮（DMK）中具有LiFSI的电解质，室温下离子电导率达到45 mS/cm。与DMC和MA相比，DMK只有一个氧原子，因此与Li+的溶剂化能力较弱，形成松散的溶剂化结构，有利于Li+的迁移率。即使在-40℃下，离子电导率也大于10 mS/cm。使用DMK基电解质，具有LiFePO4电极的LIBs可以在高倍率和低温下循环。相关成果以“ Dominant Solvent-Separated Ion Pairs in Electrolytes Enable Superhigh Conductivity for Fast-Charging and Low-Temperature Lithium Ion Batteries ”为题发表在国际期刊ACS Nano上。论文的第一作者为Xinping Chen，通讯作者为清华大学邱新平。

        作者系统地研究了DMK电解质在不同温度下的离子电导率和溶剂化结构，并为DMK基电解质在快速充电和低温LIBs中的潜在用途提供了实验验证。含有1.5M LiFSI的唯一DMK电解质在室温下的离子电导率为45 mS/cm，这是非质子电解质中的最高电导率。与DMC和MA相比，DMK只有一个氧原子，因此与Li+的溶剂化能力较弱，形成松散的溶剂化结构，有利于Li+的迁移率。在适当的成膜添加剂的作用下，DMK基电解质成功地用于LIBs，其离子电导率在室温下仍>35 mS/cm，在−40°C下甚至>10 mS/cm，显示出优异的离子传输性能。基于DMK的电解质能够在各种温度下用厚的LiFePO4电极对LIBs进行快速充电。即使在−40℃下，基于DMK的电解质也支持LiFePO4半电池稳定循环。

     https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12877

二、70-60oC宽温域锂离子电池的实现

    建立了一套溶剂筛选描述，用于筛选宽温域内快速离子动力学的潜在溶剂；提出新的参数，可以描述锂离子在液态电解液和固态电解质中的传输行为；提出并验证了一种“配体通道促进传输”机制，其中锂离子与内外溶剂化鞘层中的小尺寸溶剂相互作用，形成了一个连续的锂离子传输通道，加速锂离子在电解液中的扩散，同时第一层溶剂化鞘中的小尺寸溶剂也使得阴离子与锂离子结合，形成阴离子衍生的界面膜。基于此，我们设计出一款新型电解液[1.3M双氟磺酰亚胺锂盐（LiFSI）/氟乙腈（FAN）]，同时实现宽温高离子电导率（25°C：40.3 mS/cm,-70°C：11.9 mS/cm）并生成LiF-LixN-rich稳定界面膜。该电解液使得石墨||NMC811电池在6C高倍率下实现超3000圈的稳定循环，以及1.2 Ah 石墨||NMC811软包电池在-50°C下可逆充放电超150圈无明显容量衰减。

  能量密度达260 Wh/kg，可在-60℃超低温下稳定运行，-60℃、0.5C运行条件下放电容量可达80%以上，循环寿命500次以上，电池性能达到国际领先水平。

      陈忠伟院士团队采用自主开发的新一代复合电解液极大地提升了低温条件下离子电导率和界面性能，同时采用多层复合电极结构结合新型半固态电解质和改性活性材料增加了电极和电极表面结构的稳定性和导电性，从而有效的提升了电池在低温条件下的循环性能和倍率性能。团队坚持基础材料研究与工程应用开发并重，实现锂电池研究从新型电极材料、电解液、新型隔膜、电极设计及制备工艺、系统设计集成多方面开展全链条研发。突破高性能锂电池电极设计制备、电解液设计制备、低温锂电池等技术。针对低温电池研究，团队开发出“材料设计-器件制造-体系开发-性能评价”的研发新模式，将电池全链条贯穿式研究技术与高通量制备与分析技术有效融合，实现电解液的高通量筛选及电极材料和隔膜的高通量制备，大幅度提升电池的研发效率，加快低温电池的技术迭代。

                     锂离子电池工作示意图

      团队将持续开发下一代宽温域特种锂离子电池技术，通过调整高熵低温电解液工作温度范围，同时对电极材料、隔膜和电极的微纳结构设计进一步改善低温锂离子扩散能力及电极反应动力学，下一代宽温域特种锂离子电池可以在-70℃至70℃之间稳定工作，能量密度达280 Wh/kg以上，实现电池在宽温域条件下性能的稳定提升。