中国科学院电工所突破锂离子电容器低温瓶颈：“溶剂化解蔽”策略解锁极寒高效储能

面对极地科考、高寒地区电网调频及特种装备对宽温区高功率储能设备的迫切需求，锂离子电容器（LIC）一直被寄予厚望。然而，传统电解液在低温下存在离子电导率骤降、锂离子脱溶剂化动力学缓慢等难题，严重制约了其极寒性能。近日，中国科学院电工研究所马衍伟研究员团队提出一种全新的“溶剂化解蔽电解液”设计策略，为突破锂离子电容器的低温功率瓶颈开辟了新途径。

突破传统“包围圈”：构建弱束缚、阴离子参与的溶剂化新环境
在常规碳酸酯类电解液中，强极性溶剂分子会紧密包裹锂离子（Li+），形成坚固的“溶剂化鞘层”。当环境温度骤降时，锂离子难以脱去这层“外衣”嵌入电极，导致界面阻抗剧增、充放电功率急剧衰减。

为打破这一局限，马衍伟团队巧妙引入了三元协同调控机制：

γ-戊内酯（GVL）作为主体溶剂：凭借其低熔点（-31°C）与适度的配位能力，确保电解液在极低温下依然保持优异的流动性与高离子电导率。

乙酸乙酯（EA）作为溶剂化调节组分：利用EA的弱配位特性，削弱溶剂分子对 Li+的结合能，实现“溶剂化解蔽”，大幅降低锂离子在电极界面的脱溶剂化能垒。

二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）作为功能锂盐：促进阴离子（DFOB-）主动参与第一溶剂化壳层的构建，诱导形成富含 LiF 和 B-O组分的低阻抗固态电解质界面膜（SEI/CEI），保障快速的界面电荷转移。

[强溶剂化鞘层 (传统电解液)] ──低温下极难脱溶剂──> 高界面阻抗、功率剧降 [溶剂化解蔽环境 (GVL+EA+LiDFOB)] ──弱束缚/阴离子参与──> 低阻抗快速脱溶剂、高效低温输出

这一创新成果为设计宽温区、高功率锂电池和电容器电解液体系提供了重要理论支撑与工程指导。未来，基于该策略开发的储能器件有望在高纬度/高海拔地区电网调频、轨道交通低温启动、极地科学考察装备以及航天特种电源等领域实现广泛应用。

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日前，中国石化上海院自主研发的电解液经过客户验证，已实现批量供货。这意味着中国石化的钠电电解液，已经从研发和吨级出货，进一步走向批量供货。

你可能会说，石化化工巨头做电解液并不稀奇。万华也正在布局电解液关键材料生产线，巴斯夫则通过正极、回收、添加剂、工程塑料等更早进入到电池圈。它们不过是将其石化化工的能力迁移进到新的产业中。

但你要知道中国石化可不只是在做电解液。

其自主开发的方壳钠电电芯已通过相关CNAS测试，一套百千瓦级钠电光储充系统也已经稳定运行半年以上，还有正、负极材料。中国石化正在一步步深入钠电产业链。

早在2021年，中国石化上海院就开始布局钠离子电池电解液。

到2025年，上海院已经完成多批次吨级电解液生产和出货，供应多家头部钠电企业。2026年，产品进一步进入批量供货阶段。首批2吨产品交付客户后，据客户反馈，使用该电解液的电芯循环寿命较竞品平均水平提高约10%。

值得注意的是，上海院做的也不只是单一电解液。

针对不同正极体系，它已经开发了相应产品。面向层状氧化物正极，配套电芯循环寿命可超过3000次；针对聚阴离子体系，相关电芯循环寿命可超过8000次。

其宽温域电解液可覆盖零下10摄氏度至60摄氏度，零下10摄氏度下容量保持率超过95%，5C倍率放电容量保持率超过90%。

与此同时，中国石化还在向产业链上下游延伸。上海院还掌握了电池级碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等关键溶剂的高纯合成和精制技术，其中碳酸乙烯酯相关技术已经实现工业化应用，总产能达到20万吨/年。

大连院则开始做正负极材料。层状氧化物正极材料可逆比容量超过138mAh/g，并完成百公斤级验证；利用石油焦开发的钠电负极材料，可逆比容量超过360mAh/g，首周库仑效率超过93%，同样完成百公斤级验证。

2025年，中国石化还与LG化学合作开发钠离子电池正负极材料，面向储能系统和低速电动车市场。

再往下游，中国石化已经开始做应用验证。上海院与易事特联合开发的354kWh钠电光储充系统，截至2026年8月已稳定运行半年以上，并完成数百次充放电循环。

从电解液到正负极材料，再到电芯开发和储能系统，中国石化正在一步步把钠电从材料研发推向产业验证。

目前钠电产业链存在产线规模小、专用设备适配不足、核心材料供应受限、硬碳高端产品供应不足、铝基集流体和定制化隔膜尚未形成成熟批量供应网络等问题，一些标准也仍在完善。

2025年前三季度，钠离子电池储能电芯均价约为0.5元/Wh，而磷酸铁锂储能电芯约为0.3元/Wh。中国石化也明确指出，目前钠电在成本上还没有形成对锂电的优势。

2026年一季度钠电芯成本已经降至0.35至0.40元/Wh，部分产线进一步降到0.3元/Wh左右。磷酸铁锂的电芯成本约为0.30至0.35元/Wh，两者的差距正在缩小。

2026年6月，宁德时代发布TENER Sodium储能系统，并计划到2026年底实现累计1GWh钠电储能出货。与此同时，多家研究机构都把储能视为钠电未来最重要的应用方向之一。

相关研究机构近期预计，钠电需求到2030年可能达到800GWh，2035年进一步达到2047GWh。其中2035年储能需求约1582GWh，占钠电总需求约77%。

乘用车对电池重量非常敏感，能量密度越高，续航和空间越有优势。

固定式储能则不同，电池放在地面上，对能量密度的要求相对低一些。只要钠电能够在成本、寿命、安全和低温性能上形成综合优势，较低的能量密度就未必会成为决定性短板。

更有意思的是，钠电甚至可以和锂电一起使用。中科海钠已经探索锂钠协同储能方案，让钠电承担短时、高功率调节，锂电负责更长时间的能量供应。两种电池各自承担擅长的任务，系统整体有机会获得更好的经济性。

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