零下25℃到150℃都能用！新型电解质让锌电池突破温度枷锁

当我们为太阳能板遍布屋顶，电动汽车驰骋街头而欣喜时，一场隐藏的挑战，正阻碍着能源转型的脚步。

储能设备的“温度适应力”，高空无人机的续航电池，还是深空探测器的能量储备，这些极端场景下，温度往往突破常规：南极冬季气温低至 -60℃，沙漠正午设备表面温度可达 80℃，而深空环境的温差更是超过 200℃。

可再生能源的大规模应用，本就依赖储能系统“削峰填谷”，白天太阳能过剩时储存电能，夜晚风力减弱时释放能量。但传统储能电池，在极端温度下频频“罢工”。低温会让电解质冻结，就像水管结冰无法通水，高温则会引发电池内部化学反应失控。这不仅降低效率，还可能带来安全隐患，在全球极端天气频发，特殊场景探索不断深入情况下，开发一款能适应，超宽温度范围的储能电池，已成为能源领域的“刚需”。

在众多储能技术中，锌金属电池是公认的“潜力选手”，它以锌为负极，具有三大核心优势：

1、本质安全：不会像锂电池那样容易热失控起火。

2、成本低廉：锌是地壳中储量丰富的金属，价格仅为锂的几十分之一。

3、环境友好：生产和回收过程几乎不产生污染，被称为 “绿色储能新选择”。

然而，这位“潜力股”却长期被温度问题“束缚手脚”，传统锌金属电池使用的电解液就像一个“娇弱的运输员”。在0℃以下的低温环境中，水系电解液会冻结导致电池内部的锌离子无法顺畅迁移，还会催生“锌枝晶”。这种像小刺一样的结晶会刺穿电池内部结构导致电池失效，而在25℃以上的高温下，虽然离子运动变快，但会引发析氢、负极腐蚀等副作用。同样会让锌枝晶疯长，最终导致电池“短命”。

近日，内蒙古大学高余良教授带领其科研团队研发的动态溶剂化屏蔽电解质（DSSE），像给锌电池穿上了一件“智能恒温防护衣”，让它能在-25℃到150℃的超宽温度范围内稳定工作。这个温度跨度足足有175℃，覆盖了从极地到沙漠的绝大多数极端环境。

这款新型电解质有三项“独门绝技”：

1、不燃 + 耐热抗冻

它采用聚乙二醇二甲醚（NHD）低聚物为核心材料，不仅本身不易燃，还能在高温下保持稳定，低温下也不会冻结，从根源上解决了极端温度下的安全隐患。

2、锌离子“快通道”

它的锌离子迁移数高达0.88（接近理想值 1），意味着锌离子能在电池内部“畅通无阻”。这背后的秘密是 NHD分子链上的醚氧位点，能让锌离子通过“配位键断裂-重组” 的方式定向迁移，就像在离子间搭建了一条“快速通道”。

3、动态屏蔽“防刺盾”

NHD分子会主动吸附在锌负极表面，形成一层动态自愈的屏蔽层，再加上温度自适应的固体电解质界面膜（SEI），就像给锌负极装上了“防刺盾”。无论温度高低，这层“盾牌”都能抑制锌枝晶生长，同时减少副反应发生。

实战成绩为极端环境下的 “超长待机”。

实验室测试数据证明了DSSE的强大实力：

纯锌对称电池（Zn||Zn）在-25℃的严寒中能稳定工作2195 小时（近92天），25℃常温下更是创下9000小时（约375天）的超长寿命，80℃高温下可工作5550小时（近232天），即使在150℃的超高温环境中，仍能保持485小时（约20天）的稳定运行。

以聚苯胺（PANI）为正极的软包电池（PANI||Zn），在-25℃下能循环充放电150次，80℃下可循环90次，还能承受高温暴晒、机械撞击等“虐待”，展现出极强的实用价值。

该项研究不仅解决了锌金属电池温度适应性难题，更丰富了功能性电解质的设计思路。证明通过“动态溶剂化屏蔽+温度自适应界面膜”的协同作用，能从根本上改善电池的极端环境性能。其不燃特性和热稳定性，让锌电池的安全性再上一个台阶。而超宽温域的适配能力，更是将锌电池的应用边界从常规储能场景，拓展到极地探测、高空无人机、深空探索等此前难以触及的领域。

随着可再生能源部署的加速和极端环境探索的深入，这款“不怕冷不怕热”的锌金属电池，有望成为储能领域的“全能选手”。它不仅为高性能、本质安全储能设备提供了可靠方案，更将推动能源存储技术在更多极端场景下的应用，为人类的能源革命和探索之旅保驾护航。

该研究相关成果发表于国际顶级期刊《Energy Storage Materials》，该研究获得国家自然科学基金自治区自然科学基金项目支持。