Владимир, я длительное время занимался вопросом автономного питания. Учитывая необходимое напряжение Вам нужно смотреть в сторону литиевых аккумуляторов (у них средняя точка одной банки от 3,3 до 3,7В). Почему одна банка, да потому что иначе придется использовать зарядку с функцией балансировки, а Вашем случае это неудобно. LiPo (литий - полимерные ) не подходят по двум причинам. Во первых не любят низкие температуры, а во вторых живут 500 циклов. Наиболее интересен LiFePo4 (литий-железо-фосфатный аккумулятор). Преимущества на лицо. Работают от -30 до +50 градусов. Живут 2000 (затем начинают терять емкость). Способны выдавать до 10 номиналов емкостей (например, 10А/ч способен разряжаться током 100А), а заряжаться до 3 номиналов емкостей (например, 10А/ч способен заряжаться током 30А то есть полностью зарядиться за 20 минут).
А теперь сложности и возможные пути решения.
1. Максимальное напряжение зарядки 3.65±0.05V (думаю, получить такое напряжение не составит труда). Кстати, есть идея как это сделать не грея излишками радиатор.
2. Нельзя разрежать ниже 2V. (Ну такое ограничение есть у всех аккумуляторов и бороться с этим нужно отключением потребителя).
3. Номинальное напряжение 3.3V (Учитывая ток который способен отдать аккумулятор не составит труда получить нужное напряжение с достаточным током).
Кажется я все описАл, но если остались вопросы постараюсь ответить.
P.S. Вот пример
такого аккумулятора
