电动汽车、海底勘探和太空探索等领域的不断发展对极端环境下（低于-40℃）的储能系统提出巨大挑战。双离子电池具有的阴离子存储机制无须面临电荷转移过程中的高反应能垒，有望突破超低温等极端环境下的应用瓶颈。然而，双离子电池面临正负极反应速率不匹配问题，导致其无法发挥出最佳性能。

基于上述问题，研究团队发现二维层状材料Ti3C2 MXene在相对室温（25℃）的低温环境下表现出更优异的倍率性能与循环稳定性，并将其作为负极与聚三苯胺正极组装成钾双离子电池。研究表明，低温下电解液中钾离子与溶剂之间的相互作用增强，使Ti3C2表面形成以有机物为主的固体电解质界面，促使Ti3C2回避了低温下具有高反应活化能垒的脱溶剂过程，加速了Ti3C2在该体系下的动力学行为。电化学测试结果表明，该钾双离子电池在-60℃ 0.5 A/g循环两万次后的容量保持率为86.7%。

该研究攻克了超低温环境下双离子电池性能衰减难题，为其实际应用开辟了新途径。

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https://doi.org/10.1002/anie.202406765