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对于电池,你是否也有着朴素却迫切的期望?比如续航持久、充电飞快,能适应冷热环境,最重要的是安全可靠。从新能源汽车到家用电器储能,再到我们兜里的手机,电池作为提供动力的核心部件,始终离不开安全这一关键要求。
4月6日,中国科学院物理研究所研究员胡勇胜团队在国际学术期刊《自然·能源》上发表了一项研究成果:全球首次实现安时级钠离子电池“无热失控”,成功研发出具备自保护功能的可聚合不燃电解质(PNE)。
这项突破,破解了新能源电池安全的核心难题,这意味着钠离子电池规模化商业落地更近了一步。
据研究者解释,传统碳酸酯类有机电解质,虽然电化学性能优异,但有着“引发热失控”的隐患。长期以来,相关行业普遍将“电解质不可燃”作为安全核心标准。而胡勇胜团队研究首次证实,阻燃并不等于绝对安全,即便使用阻燃型磷酸酯电解质,电池仍可能发生热失控。这一发现颠覆了业界传统认知,为电池安全研究开辟了全新方向。
真正的安全,需要的不仅是不燃的材料,更是一套能在热失控触发前,就将其扼杀在摇篮里的主动防护机制。针对行业痛点,团队创新突破传统不燃电解质仅聚焦不可燃性能的局限,研发出可聚合不燃电解质(PNE),实现从“被动阻燃”到“主动阻断热失控”的技术跨越。
“PNE这种电解液有两个特性,一是本身点不着,二是当电池内温度升高的时候,里面的液态电解液会自己聚合。”胡勇胜对中青报·中青网记者说。
为了锁死热失控风险,PNE一共有三重“硬核防护”。首先是内置了“冷却系统”,PNE在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,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摄氏度时,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。
“就像煮鸡蛋一样,直接固化了。这等于把正极和负极之间给切断了,电池就关断了,不会再继续发生热失控。”胡勇胜打了个比方。
他进一步向记者解释,这项研究在实验室里,不是用小纽扣电池验证的,而是用安时级电池验证的。所谓“安时级”即商用电池的容量,“和手机电池容量差不多”。
对于这项成果的未来,胡勇胜表示乐观。他指出,钠离子电池目前正聚焦于启动、储能和动力三大应用场景。随着规模进一步扩大,未来将在更多场景中广泛应用,比如电动车,家用储能、商用重卡、充电宝等。
“钠电池在安全性上有很大优势,只是现在总体能量密度和生产规模还不如锂电池。随着未来进一步性能迭代,规模逐渐发展起来,结合高安全性,会是一个很好的选择。”胡勇胜说。
中青报·中青网记者 张渺 来源:中国青年报 【编辑:惠小东】
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