该研究以“Thermal runaway-free ampere-hour-level Na-ion battery via polymerizable non-flammable electrolyte”为题发表于《Nature Energy》

电芯的安全测试

示意图

近日，凯发k8物理研究所胡勇胜研究员团队在国际顶级能源期刊《自然・能源》（Nature Energy）发表重磅研究成果，全球首次实现安时级钠离子电池“无热失控”，成功研发具备自保护功能的可聚合不燃电解质（PNE），从根源破解新能源电池安全核心瓶颈，为钠离子电池商业化应用按下“加速键”。

电池安全一直是制约新能源产业规模化发展的核心难题。传统碳酸酯类有机电解质虽电化学性能优异，但易燃特性是引发热失控的关键隐患。长期以来，行业普遍将“电解质不可燃”作为安全核心标准。该团队研究首次证实：阻燃并不等于绝对安全，即便使用阻燃型磷酸酯电解质，电池仍可能发生严重热失控，这一发现彻底颠覆业界传统认知，为电池安全研究开辟全新方向。

据介绍，团队创新突破传统不燃电解质仅聚焦不可燃性能的局限，研发可聚合不燃电解质（PNE），构建“热稳定性-界面稳定性-物理隔离”三位一体安全防护体系，实现从“被动阻燃”到“主动阻断热失控”的技术跨越。PNE采用三重硬核防护彻底锁死热失控风险：一是内置“冷却系统”，PNE高温下具备独特吸热分解特性，可主动抵消电池内部放热反应热量，从根源阻止热失控启动；二是采用双盐体系，分别精准保护正极、负极材料，大幅提升电极稳定性与电池循环寿命，安全与性能双向兼顾；三是设置智能“固态防火墙”，PNE拥有热自聚合特性，温度超150℃时会原位形成固态聚合物网络，防止隔膜熔化后正负极直接接触，同时阻断高温副反应与气体生成；常温下保障离子传输，高温下自动“固化”，切断风险传播路径。

该电解质体系所用原料均为工业化常规产品，成本可控、易规模化生产，产业化落地价值极高。未来，该技术将为高能量密度、高安全电池领域提供全新解决方案。

据悉，该钠离子电池已顺利通过针刺测试和300℃热箱测试，展现极致安全可靠性。同时，这一突破性安全性能并未牺牲电化学表现，电池具备-40℃至60℃宽温适配能力与超4.3V耐高压稳定性，兼顾高安全与高能量密度。此次原创技术突破，以中国科研实力为钠离子电池商业化扫清核心障碍，为新能源产业高质量发展、助力“双碳”目标实现注入强劲动能。