近日，我院林紫锋、代春龙团队在低温水系电池研究方面取得重要突破。相关研究成果以“Enabling low-temperature aqueous zinc/copper-sulfur hybrid batteries through electrolyte design”（通过电解质设计实现低温水系锌/铜-硫混合电池）为题，发表于国际顶级学术期刊 《Nature Communications》。

大规模储能系统对于风能、太阳能等可再生能源的并网利用至关重要。水系电池因其高安全性和低成本而备受关注，然而，传统水系电池面临着两大核心挑战：1）能量密度较低；2）低温环境下性能严重衰减。开发兼具高能量和优异低温性能的水系电池是领域内的迫切需求。

针对上述挑战，林紫锋、代春龙团队另辟蹊径，首次将基于四电子转化反应的高容量硫正极引入低温水系电池体系，并设计了一种抗冻电解液，具有低至 −115.1°C 的玻璃化转变温度，即使在 −60°C 的极寒条件下，仍能保持高达 5.16 mS cm−1 的离子电导率。基于该电解液组装的Cu-S半电池在 −60°C 下表现出优异的性能，在0.1 A g−1的电流密度下可逆容量高达 1810 mAh g−1。为提升电池工作电压和能量密度，团队设计并构建了以Zn为负极的Zn-S混合全电池。在 −50°C 的低温下，该全电池基于正负极活性物质总质量计算的放电比能量高达 339 Wh kg−1，远超目前报道的其他低温水系电池体系，展现了较好的应用潜力 （图1）。

图1. 低温锌-硫电池示意图及电化学性能

该论文通讯作者为四川大学材料学院林紫锋研究员、代春龙副研究员和四川大学物理学院胡琳钰副研究员，第一作者为四川大学材料学院硕士研究生周海川。四川大学材料学院为论文第一完成单位。

该研究工作得到国家自然科学基金、四川省自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-69742-0