若要实现最高的低温容量保持率，应优先考虑一次锂电池化学体系，尤其是在极端零下条件下选择 Li/SO₂。氯化亚砜锂（Li/SOCl₂）在较宽的温度范围内同样表现出色，而二氧化锰锂（Li/MnO₂）采用固体正极设计，可提供稳定的宽温性能。这些锂电池体系通常优于传统锌基电池，因为其非水电解质在低温下仍具有更好的可用性。
Li/SO₂ 是在极低温度下实现最大容量保持率的首选。如果需要较宽的工作温度范围，可选择 Li/SOCl₂；如果更倾向于采用固体正极锂电池体系，则可选择 Li/MnO₂，同时还需考虑所需的放电倍率和温度限制。
哪种一次电池化学体系的容量保持率最高？
二氧化硫锂：极寒环境的最佳候选
在参考材料所列出的化学体系中，Li/SO₂ 在极低的零下温度下具有最佳的容量保持率。
其可溶性正极结构与锂金属负极支持较宽的温度范围运行，因此，当首要要求是在严寒条件下保持可用容量时，应首先评估这种化学体系。
氯化亚砜锂：宽温度适应能力
Li/SOCl₂ 具有出色的宽温性能，在苛刻环境条件下是 Li/SO₂ 的有力替代方案。
当设计需要兼顾低温运行、长货架寿命和高能量密度时，该体系尤其具有现实意义。不过，其适用性仍取决于所需的负载特性和放电倍率。
二氧化锰锂：出色的固体正极性能
Li/MnO₂ 在较宽的温度范围内同样表现良好，并且在低温应用中明显优于传统锌负极体系。
当设计更倾向于采用固体正极锂电池配置，而不是可溶性正极体系时，这种化学体系通常是一个实用选择。
锂电池化学体系为何在低温下表现更好
非水电解质保持更高的有效性
一次锂电池使用有机非水电解质，相比传统水系电解质，其冰点更低、低温流动性更好。
这有助于在温度下降时保持离子电导率，减少传统锌基电池中常见的严重极化和扩散限制。
锂具有较高的能量电势
金属锂具有非常低的标准还原电势和较高的理论比容量。这些特性使锂电池能够实现高电池电压、高比能量和高能量密度，在低温导致内阻升高时仍可提供更多可用能量。
传统锌体系的容量会大幅下降
标准氯化铵勒克朗谢电池在 −6.7°C 时仅能保持室温容量的约45%，在 −17.8°C 时约为25%。
氯化锌电池的表现更好，在 −6.7°C 时可保持约70%，在 −17.8°C 时可保持45%，但在严寒条件下通常仍落后于领先的一次锂电池化学体系。
如何根据工作要求匹配化学体系
极端零下环境运行
当主要目标是在极低温度下实现最大容量保持率时，应首先选择 Li/SO₂。
最终选择应在目标负载条件下进行验证，因为低温性能并不只由化学体系决定；电池结构、电解质配方和放电倍率同样会产生影响。
宽温度范围运行
当电池必须在较宽的温度范围内运行，而不只是适应最低温度点时，应评估Li/SOCl₂ 和 Li/MnO₂。
Li/SOCl₂ 对高能量、长寿命应用尤其具有吸引力，而 Li/MnO₂ 则提供了具有出色宽温性能的固体正极方案。
要求较低的寒冷环境
当成本、供应情况或传统电池规格比最大低温容量保持率更重要时，氯化锌或碱性锰可能已经足够。
但在极寒环境中，尤其是在重负载条件下，不应将它们视为与锂电池体系等效。
了解其中的权衡
容量保持率不等同于功率能力
某种化学体系可能在低温下保持较大的容量，但在高电流需求下仍可能出现内阻增加和电压降低。
因此，测试必须包括实际的脉冲、连续负载和截止电压要求，而不能仅依赖低倍率容量测量结果。
钝化会影响锂电池
一次锂电池可能形成钝化层，从而影响初始电压响应、负载能力和恢复特性。
对于 Li/SOCl₂ 和其他锂电池配方，应在目标负载特性下评估钝化动态和电压稳定性。
高温会带来不同的风险
较高温度可能会暂时提高放电输出，但也会加速自放电和内部副反应。
因此，一种在寒冷条件下表现良好的配方，可能仍需要进行严格的货架寿命和高温测试。
测试必须反映实际应用
应在环境试验箱中使用受控放电方案对候选电池进行比较。在完整温度范围内测量容量、电压稳定性、内阻、电解质电导率和负载性能。
如何将这些结论应用于您的项目
最有依据的筛选顺序应基于温度严苛程度、负载要求和所需使用寿命。
- 如果您的主要关注点是极端零下条件下的容量保持率：从 Li/SO₂ 开始，然后在实际放电特性下验证容量和电压。
- 如果您的主要关注点是宽工作温度范围：在完整温度范围和所需储存周期内比较 Li/SOCl₂ 和 Li/MnO₂。
- 如果您的主要关注点是高能量密度和长货架寿命：优先考虑 Li/SOCl₂，同时专门测试钝化现象和低温负载响应。
- 如果您的主要关注点是降低中等低温暴露条件下的成本：可以考虑氯化锌或碱性锰，但应在最终选择前量化其容量损失。
对于严苛低温的一次电池应用，锂电池化学体系是正确的起点，而 Li/SO₂ 是最寒冷环境下的首选候选方案。
汇总表：
| 化学体系 | 低温性能 | 主要优势 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| Li/SO₂ | 极端零下温度下表现最佳 | 严寒条件下具有最高保持率 | 可溶性正极；需检查负载响应 |
| Li/SOCl₂ | 在较宽温度范围内表现出色 | 高能量密度，长货架寿命 | 钝化；电压延迟 |
| Li/MnO₂ | 出色的宽温性能 | 固体正极，更安全 | 能量低于 Li/SOCl₂ |
| 氯化锌 | 中等（−6.7°C 时为 70%，−17.8°C 时为 45%） | 成本低，供应充足 | 极寒条件下落后于锂电池 |
| 碱性锰 | 中等 | 成本低，传统成熟 | 严寒条件下容量损失显著 |
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