封面新闻记者 边雪

从地下车库冒烟的私家车，到储能电站起火的集装箱，电池安全，一直是制约新能源产业发展的核心难题。

近日，中国科学院物理研究所胡勇胜研究员团队在《自然·能源》（Nature Energy）发表重磅研究成果，成功开发出一种具有自保护功能的可聚合不燃电解质（PNE），首次在钠离子电池中实现了“无热失控”的安全突破。

4月7日，胡勇胜研究员团队告诉封面新闻记者，该试验安全通过针刺测试、300℃热箱测试，加速量热仪（ARC）测试未检测到热失控触发温度。这项研究不仅刷新了业界对电池安全的认知，更为钠离子电池在电动汽车、大规模储能等领域的商业化应用奠定了坚实基础。

“阻燃”不等于安全 构建三位一体“智能防线”

传统的碳酸酯类有机电解质虽然电化学性能优异，但其易燃特性是安全隐患的根源。为此，科研人员长期致力于开发不燃电解质。然而，研究团队发现了一个令人警醒的现象：阻燃并不等于安全。

论文指出，即便使用阻燃的磷酸酯电解质，电池仍可能发生严重的热失控。这一发现颠覆了业界的传统认知：过去的研究大多停留在电解质层面的不可燃性测试，而忽视了电池级别的整体安全性。

针对上述挑战，研究团队提出了创新性的解决方案：可聚合不燃电解质（PNE）。据团队研究人员介绍，该设计突破了传统不燃电解质仅关注不可燃性能的局限，构建了“热稳定性-界面稳定性－物理隔离”三位一体的安全防护体系。

第一重防护：热稳定性与吸热分解。PNE以磷酸三乙酯（TEP）为溶剂主体。与常见的磷酸三甲酯（TMP）不同，TEP在高温下表现出独特的吸热分解特性。这种吸热特性就像给电池内置了一个“冷却系统”，当温度升高时，电解质分解吸收热量，抵消电池内部的放热反应，从根本上抑制热失控的启动。

第二重防护：优化的界面化学。通过双盐体系（NaBF4 + NaPF6）的协同作用，可以优化电极－电解质界面。NaPF6负责保护负极材料，NaBF4负责保护正极材料。这种“各司其职”的界面设计显著提升了电极的稳定性和循环寿命。

第三重防护是智能聚合形成物理屏障。当温度达到150°C以上时，TEP分解产生的磷酸会进一步聚合，形成长链聚合物网络。这种原位聚合形成的固态屏障具有双重功能：一方面，它将正负极材料牢固粘合，防止隔膜熔化后的直接接触；另一方面，它阻断了电极间的机械/化学串扰，抑制了高温下的副反应和还原性气体生成。这相当于在电池内部构建了一道“智能防火墙”，平时它是液态电解质，保证正常的离子传输；一旦温度异常升高，它就自动“固化”，切断热失控的传播路径。

电池性能并未妥协

过去，电池安全提升往往以牺牲电化学性能为代价，但该研究公布的数据显示，PNE体系并未做出明显让步。测试表明，基于PNE的钠离子电池在满电状态（4.3V）下通过针刺测试，可耐受-40℃至60℃的宽温工作环境，且耐压超过4.3V。这些指标意味着它具备支持高能量密度设计的潜力。

更值得关注的是产业化可行性。论文中使用的所有电解质组分均为工业化成熟产品，无需高浓度盐或氟化溶剂等昂贵添加剂。这一点降低了从实验室走向生产线的成本门槛。

据悉，该技术将率先在中科海钠科技有限责任公司的安时级钠离子电池产品中落地。中科海钠是中国科学院物理所技术转化的核心平台，长期专注于钠离子电池产业化。这意味着，这项“无热失控”成果并非停留在论文中，而是已有明确的应用载体。

而且该体系所使用的各电解液组分均为工业化产品，无需高浓度盐或氟化溶剂等昂贵组分，具有产业化优势，未来有望为更高能量密度高安全电池领域带来更高效的解决方案。

来源: 封面新闻