“-100℃电池”指的是可在极端低温（约-100℃）环境下仍能工作或保持部分性能的特种电池，这类电池通常用于深空探测、极地科学考察、高空气球、外太空卫星、深冷军事装备等极端环境。
这是目前能在 -100℃ 下可靠工作的主力类型。
代表体系：
Li–SOCl₂（锂-亚硫酰氯）电池
工作温度范围：-80℃ ～ +150℃
优化型（NASA / Saft / Tadiran 定制版）可到 -100℃
能量密度：400～700 Wh/kg
典型型号：Tadiran TL-5930、Saft LS33600等
优势：极高能量密度，低自放电率（<1%/年）
缺点：不可充电、放电电流受温度限制
Li–SO₂（锂-二氧化硫）电池
温度范围：-80℃ ～ +60℃
军用型号常用于极寒通信设备
优点：低温放电性能优于SOCl₂体系
缺点：能量密度略低、安全性需防气体泄漏
低温充放电非常困难，目前通过材料改性与电解液优化能实现 -60℃～-80℃运行，-100℃仍属实验室级技术。
代表体系：
改性锂金属电池（固态或半固态）
电解质：氟化溶剂或固态离子导体
实验室成果（NASA、MIT、清华、国防科大等）已能在 -100℃ 实现有限放电
理论能量密度：>400 Wh/kg
缺点：商业化极少，循环寿命有限
低温磷酸铁锂体系（LFP -100℃）
常规LFP只能到 -40℃左右
通过添加超低温电解液（如丁酸乙酯+低温添加剂）、石墨改性负极可降至 -60℃～-70℃
-100℃下需加热系统辅助（内部加热膜或自发热BMS）
| 技术方向 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
| 电解液低凝点设计 | 保证离子迁移 | 采用酯类/醚类溶剂混配，添加DFE、FEC、LiDFOB |
| 纳米结构电极 | 减少界面阻抗 | 石墨烯、CNT、纳米Si负极 |
| 固态电解质 | 避免溶剂凝固 | LiPON、LLZO等 |
| 自发热系统 | 启动前快速升温 | 通过BMS脉冲或内阻加热 |
| 绝热封装 | 降低热流损失 | 多层气凝胶+真空隔热结构 |
| 应用方向 | 工作温度 | 电池体系 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 深空探测器（NASA Mars / Europa） | -120℃ | Li-SOCl₂一次电池 | 多并联结构 |
| 高空气球 / 平流层设备 | -80～-100℃ | Li-SOCl₂ / Li-SO₂ | 配保温系统 |
| 北极/南极传感器 | -70～-100℃ | Li-SOCl₂ | 带自热模块 |
| 军用极寒设备 | -60～-100℃ | Li-SO₂ / 定制锂金属二次电池 | 战术设备 |
中国科学院物理所 / 清华大学：研制出-100℃仍能放电30%以上容量的高氟电解质固态锂电池。
国防科技大学 / 航天五院：在探空与低温电源项目中应用Li–SOCl₂体系，并开发智能加热+绝热电池包方案，可在-100℃外部温度维持电芯温度>-40℃。
**部分军工企业（如航天时代电源、比亚迪特种电源事业部）**正在开发适用于极寒无人装备的“自加热锂电系统”。
| 应用目标 | 推荐电池类型 | 是否商业可得 |
|---|---|---|
| 长期低温待机（传感器/探测器） | Li–SOCl₂一次电池 | 可采购 |
| 短期可充放循环（实验用途） | 低温固态锂金属电池 | 实验级 |
| -100℃环境运行设备（持续供电） | Li–SOCl₂ + 绝热+自热系统组合 | 工程化方案可实现 |
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能量密度：125-160Wh/kg
充放电能力：5-10C（20-80%DOD）
温度范围：-40℃—65℃
自耗电：≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次，
80%容量保持率；
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强，
符合国军标要求。
