美国俄勒冈州立大学的Heng Jiang（第一作者）、Xiulei Ji（通许作者）和阿贡国家实验室的Jun Lu（通讯作者）等人开发了一种能够在极低温度下工作的质子电池，在-78℃下能够放出常温容量的55%，循环450次容量没有损失，即便是-88℃下也能够放出30%以上的容量。
为了改善锂离子电池的低温性能，科研工作者开发了多种电解液，例如液化气、氟化溶剂和乙酸乙酯等，这些溶剂体系与载流子（Li+）相容性较差，因此能够有效的降低电解液在电极/电解液界面的去溶剂化能量，从而提升电池的低温性能，但是这些体系普遍存在安全性较差的问题，成为其在锂离子电池中应用的主要障碍。
水溶液体系的电池在安全性上具有得天独厚的优势，其中质子电池是一种最具有应用前景的水系电解液。在本项研究中作者采用了浓度为63%的H3PO4体系电解液，该电解液的凝固点为-85℃，能够很好的满足电池低温放电的需求。
实验中作者采用预先嵌入质子的CuFe-TBA (H-TBA)作为正极，以MoO3作为负极，9.5m的H3PO4水溶液作为电解液。该电池表现出了良好的循环性能，在2A/g的大电流下循环1000次电池的剩余容量仍然可以达到85%。在倍率性能方面该电池表现更为出色，在5（约100C）、10（约200C）、20（约400C）、50（约1000C）和100A/g（约2000C）的电流密度下（基于电池正负极活性物质总质量的理论比容量约为55mAh/g）电池的容量保持率可以分别达到84%、82%、77%、75%和70%（如下图B所示），远远好于传统的锂离子电池，在1.1s脉冲放电工况下电池的比功率可达77kW/kg。
从下图c可以看到，不同温度下电池的电流峰的位置几乎没有发生改变，表明电池具有良好的动力学特性。在-78℃下电池能够放出28mAh/g的比容量，约为常温容量的55%，而即便是在-88℃（比该电解液的凝固点还要低3℃）电池仍然放出了常温容量的30%。同时该电池在低温下仍然具有良好的倍率性能，-78℃下即便是400mA/g的电流密度（约8C）仍然能够放出常温容量的50%。低温循环通常是锂离子电池的短板，但是该电池在-78℃下循环450次，容量几乎没有出现衰降，表现出了优异的低温循环性能。
上述质子电池在低温下良好的循环性能取决于MoO3良好的储质子特性，测试表明MoO3首次嵌入质子和脱出质子的容量分别为341mAh/g和194mAh/g，首次效率约为57%。下图A为MoO3在不同电流密度下的充放电曲线，可以看到在1A/g的电流密度下MoO3材料的比容量可以达到218mAh/g，即便是电池倍率提高到100A/g（约为500C）电池MoO3材料仍然能够放出140mAh/g的容量。
有趣的是虽然MoO3材料具有优异的低温和倍率性能，但是质子在MoO3中的嵌入却是一个扩散控制的过程。分析发现，在还原扫描的过程中平均每摩尔的电子，材料重量增加19.7g，这表明材料中除了嵌入质子外，还嵌入了水合质子。但是在氧化的过程中，每摩尔的电子仅损失5.3g的质量，这表明有0.8摩尔的水分子被固定在MoO3材料的内部，这些水分的存在能够提升MoO3的储存质子的能力，特别是在低温的储存质子能力。
