电池市场发展遭遇高低温瓶颈
在全球能源转型浪潮中，电池产业正以前所未有的速度扩张。2025年中国钠电池产量同比增长96%，钠电池正极材料产量更是实现翻倍增长。与此同时，宽温域电池市场快速崛起，2025年中国高低温电池市场规模已达187.3亿元，同比增长24.6%，预计2026年将增至229.8亿元。然而，繁荣背后隐藏着一个亟待解决的核心矛盾：电池对温度的极端敏感性。
高纬度地区冬季可低至零下40℃以下，低纬度地区夏季地表温度则超过50℃。在这一温度差异巨大的现实环境下，传统锂离子电池（工作温度0-40℃）性能大幅衰减：低温下电动车续航骤减、充电困难，高温下寿命缩短甚至引发热失控。钠电池虽凭借优异的低温性能崭露头角——宁德时代钠新电池在-40℃极寒条件下容量保持率超过90%、-50℃仍可放电，但能量密度短板使其尚无法全面替代锂电池。如何让电池同时具备耐极寒、抗酷暑的能力，已成为产业从“实验室阶段”迈向“全气候市场”的核心关卡，而跨越这一关卡的前提，正是科学、严谨的高低温测试。
图1 电动汽车不同温度下续航
高低温下性能衰减的破解与验证
高低温下电池性能衰减已有多种改进方法来缓解，而研发新材料及体系以面对高低温场景也已成为目前研究热点
电池高低温下性能衰减的机理分析
电池在极端温度下的性能衰退，本质上是内部电化学动力学的全面紊乱。
低温环境下，电解液黏度急剧增加、离子电导率断崖式下跌，直接导致锂离子迁移受阻。更为致命的是，低温充电时锂离子难以嵌入石墨负极，被迫在负极表面还原为金属锂，形成锂枝晶——这不仅永久消耗活性锂，更可能刺穿隔膜引发内短路。与此同时，SEI膜因电极材料体积剧烈变化而破损，暴露的新鲜石墨表面持续消耗电解液与锂离子，造成不可逆容量损失。
高温环境下，挑战则截然不同。副反应呈指数级加速：电解液分解、正极材料过渡金属溶解、SEI膜过度生长，这些反应持续吞噬活性锂离子与电解液，导致容量加速衰减。更严峻的是，高温是电池热失控最直接的外部诱因——一旦单体过热触发连锁放热反应，数秒内即可引燃整个电池包。
图2 不同温度下电池循环容量衰减图
改进电池高低温性能的方法
针对上述机理，产业界已形成材料、结构、管理三重改进路径。材料层面，开发低温电解液配方（如添加FEC、LiFSI）、采用硬碳/硅基负极替代石墨以提升锂扩散速率、使用单晶正极增强结构稳定性；高温方面，通过高温电解液添加剂提升分解温度、抑制SEI膜过度生长。结构层面，纳米涂层技术（Al2O3、Li3PO4）可稳定SEI膜，碳纳米管/石墨烯复合导电剂降低电极极化。管理层面，低温预热+小电流充电策略、高温动态限功率保护已成为智能BMS的标配功能。
图3 电池包热管理系统
新材料/新体系电池的高低温性能实例
近年来，学术界涌现出一批极具潜力的新材料体系，其高低温性能数据已通过严格的实验室测试验证
同济大学与上海杉杉等团队开发的氟化杂化凝胶聚合物电解质（FHPE）：该电解质在-30℃下仍保持3.54×10-4 S/cm的高离子电导率，组装的Li/LiCoO2扣式电池在-30℃循环200次后容量保持率达86.7%，在60℃循环400次后仍保有77.9%的容量。针刺实验中软包电池依然稳定工作，验证了宽温域与高安全性的兼得。
图4 （a-h）Li/FPE/LiCoO2与 Li/FHPE/LiCoO2的电化学性能对比图
哈尔滨工业大学开发的Sb/Nb双掺杂TiNb2O7（TNO）负极材料：通过晶体学工程从原子尺度重构离子传输通道，该材料在-30℃下经500次循环后晶体结构完整无裂纹，实现了低温环境下稳定快充与长循环寿命的统一，且制备工艺与现有产线兼容。
图5 （a-h）TNO-Sb/Nb和TNO性能对比图
这些新材料从“验证成功”到“规模商用”，中间必经的一步是对高低温测试设备的严苛筛选——只有在可控、精准、可重复的极端温度环境下获取的电化学数据，才能支撑学术界与产业界判断一项技术是否真正具备工程化价值。
高低温测试设备的必备性能
高低温测试设备是连接实验室材料创新与工程化应用的“质检关口”。为准确复现电池在极端环境下的真实表现并确保测试过程安全，设备必须具备一系列核心性能，每一项性能都对应着明确的技术指标与深层的工程逻辑。
图6 高低温一体机特点图
宽温度范围是高低温测试设备的首要基础性能。技术指标通常要求设备能够覆盖-70℃至+150℃，部分定制型号可拓展至+200℃。这是因为电池的实际应用场景已从日常消费电子扩展至极地科考、沙漠光伏、深空探测等极端环境——北极冬季气温可低至-50℃，地表封闭车厢在夏季暴晒后温度可超60℃，而太空中的电池则需承受-120℃至+120℃的剧烈热交变。只有具备足够宽的温度覆盖能力，设备才能为超宽温域电池、钠离子电池、固态电池等新体系提供严苛的验证条件，支撑技术从实验室走向全域应用。
高控温精度与稳定性是决定测试数据可信度的核心指标。行业通用要求为控温精度±0.1℃、温度波动度≤1℃。电池的电化学反应对温度极度敏感——1℃的温差就足以导致容量测试值偏移2%至5%，内阻测试值波动超过10%。更关键的是，新材料筛选、衰减机理研究等场景需要反复对比不同批次的实验数据，若温控精度不足，研究者将无法分辨观测到的性能差异究竟是材料进步所致，还是温度漂移造成的噪声。因此，高精度、高稳定的温控能力，是获取可重复、可追溯、可交叉验证的科研数据的基石。
电池性能测试精度直接决定了设备能否捕捉到细微但关键的电化学信号。对于扣式电池、半电池、新型电解质筛选等研发场景，设备必须具备微安级（μA）甚至纳安级（nA）的电流采集能力，电压测量精度需达到万分之几的量级（如0.02% FS）。这是因为许多新材料在极端温度下的容量贡献极小、极化特征微弱，若测试精度不足，这些具有潜在突破价值的现象将被系统底噪完全淹没，导致研发误判或错过关键发现。高精度测试能力，本质上是在为科研工作者的“眼睛”安装高倍显微镜。
军工级防爆安全设计是保障实验室人身与财产安全的生命线。技术配置通常包括防爆门+泄压通道+防爆观察窗、箱体与控制系统分体布局、超温断电联动、烟感报警、自动灭火及喷淋系统。电池在极端温度测试，特别是高温热滥用、过充过放、针刺挤压等破坏性实验中，存在起火、爆炸、有毒气体泄漏等现实风险。防爆设计的核心逻辑并非阻止事故，而是将事故危害严格限制于箱体内部——即使电池发生剧烈热失控，冲击波可通过泄压通道定向释放，火焰被自动灭火系统扑灭，有毒气体不会逸散至实验室内。对于每天与高能量密度电池打交道的研发机构而言，这项性能与测试精度同等重要，它是职业伦理与技术理性的双重体现。
升降温速率可调能力支撑着温度冲击、交变循环等动态测试需求。典型设备可提供1℃/min至10℃/min的可编程速率调节范围。真实工况中，电池极少长期处于恒定温度——电动汽车从暖库驶入-30℃室外时，电池包在几分钟内经历剧烈降温；快充过程则伴随电池自发热与冷却系统博弈的温度波动。通过模拟真实的温度变化速率，设备可以更准确地复现电池在实际使用中的性能响应与衰减路径，从而为热管理系统标定、寿命预测模型提供更贴近现实的输入数据。
长期运行可靠性与无人值守能力是支撑数周乃至数月连续循环测试的基础保障。技术实现包括断电记忆自动恢复、压缩机启停智能保护、高密度聚氨酯/玻璃纤维保温层等。电池循环寿命测试通常需要连续运行数千小时，若设备中途因市电闪断、压缩机过热保护等小故障停机而无人干预，整个实验序列将前功尽弃，造成昂贵的时间与样品浪费。因此，具备故障自恢复、部件过载保护、长时间保温稳定能力的设备，才能真正胜任从材料筛选到寿命验证的全链条研发任务，成为科研人员可信赖的“自动化实验伙伴”。
测试一体机的优势——NEWARE WHW-25L
传统电池高低温测试流程存在设备割裂、空间侵占、数据协同困难三大痛点：研究人员需将充放电测试柜与独立环境箱拼合使用，不仅占用双倍实验室空间，更面临跨设备兼容性、温控滞后性、数据对齐误差等问题。
NEWARE WHW-25L 32CH 恒温测试一体机，以及各种高低温测试一体机的出现，是对这一传统范式的高度集成化革新。
图7 NEWARE 25L恒温一体机介绍图
一体机的优势
功能深度集成，提高空间利用率。WHW-25L整机占地面积不足0.5平方米。32个高密度测试通道支持32枚扣式电池同步独立运行，为材料筛选、循环稳定性评估、质量控制提供高效批处理能力。
温控精准性与稳定性。智能算法，动态调节加热/制冷模组，温度范围15℃~60℃，空载下温度偏差±2.0℃、波动≤1℃。其精密控制的底层技术逻辑已为未来拓展更宽温域型号奠定基础（高低温）。箱内温度均一性良好，测试数据高度可复现。
智能化操作与高安全性。WHW-25L配备触控液晶屏与图形化界面，红外人体感应交互。安全层面，设备集成断电数据保护、短路保护、循环风扇实时监测三重防护机制，支持稳定的数千小时的长周期测试。
扩展兼容性。支持多种专用电池测试模式。支持DBC文件导入编辑，适配多种通讯协议。支持固态电池、新型电解质等前沿材料研发。
高低温测试的重要性及意义
高低温测试的重要性，正随着电池应用场景的立体化扩张而指数级上升。
从地面到天空：低空经济与商业航天已成为宽温域电池的核心增长极。截至2025年底，中国在轨商业卫星约800颗，未来低轨卫星星座组网将催生对工作温域覆盖-120℃至+120℃的太空储能电池的爆发性需求。没有经过极端真空、热交变、高能粒子辐射环境模拟测试的电池，不可能获得进入太空的“入场券”。
从单一路线到多元格局：钠电池凭借优异的低温性能正在两轮电动车、储能、特种车辆领域快速渗透；固态电池兼顾高能量密度与高安全性，2026年已启动小批量装车实验，2030年前后将进入规模化应用阶段。不同技术路线对温度的反应各异，测试标准亦需差异化定制——钠电池需重点验证-40℃以下放电保持率，固态电池则更关注高温界面稳定性。高低温测试设备，正是支撑这一多元技术生态并行发展的公共底盘。
图8 宁德时代钠新量产电动汽车电池
从被动验证到主动定义：过去，测试是产品定型前的“最后一道关卡”；未来，测试将深度嵌入材料研发、电芯设计、系统集成的全流程。以AI驱动的材料研发为例，海量、高置信度的高低温测试数据是训练电化学模型、预测新材料性能的“燃料”。谁拥有更高通量、更高精度、更标准化的高低温测试能力，谁就掌握了电池技术迭代的“定义权”。
高低温测试的深层意义
高低温测试，早已不是电池研发流程中的“可选配项”，而是关乎产品安全底线、用户体验承诺、技术迭代速度的核心基础设施。从-70℃的极寒模拟舱，到新威WHW-25L高度集成的桌面级测试一体机，设备的每一次进步，都在缩短一项电池新技术从论文走向量产、从实验室驶向极地/太空/你身边的时间。在电池技术“百花齐放、场景为王”的2026年，高低温测试能力的深度与广度，正成为一个国家电池产业竞争力的隐性标尺。
