传统的水系电池在温度低于零的条件下，由于电解质的冻结，常常会出现严重的容量衰减。为了在极端寒冷的气候条件下实现水系电池的应用，开发低温水系电池技术至关重要。

有鉴于此，南开大学牛志强研究员报道了研制了一种基于抗冻H₂SO₄电解液中四氯对苯醌/氧化石墨烯（PCHL-rGO）的铅-醌电池。

文章要点

1）研究发现，Pb/PCHL-rGO电池采用可逆的H⁺配位/不配位反应，而不是传统的离子插入/提取机理，这有利于实现快速反应动力学。此外，酸性电解液中的SO₄^2-通过氢键与水分子形成很强的相互作用，破坏了水分子间的氢键，即使在-70 °C也能显著降低电解液的凝固点，保证其高的离子电导率。

2）实验结果表明，在-70 °C下，Pb/PCHL-rGO电池在0.1 A g-¹时的放电容量可达87 mA h g⁻¹，循环稳定性良好，循环500次后容量保持率高达97%。

这项工作为超低温水系电池的设计提供了一条途径，拓展了水系电池在极端寒冷环境中的应用。

参考文献

Fang Yue, et al, Ultralow Temperature Aqueous Battery with Proton Chemistry, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202103722

https://doi.org/10.1002/anie.202103722