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我科研团队攻克钠离子电池热失控难题 为商业化应用按下加速键

近日,中国科学院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”。

我科研团队攻克钠离子电池热失控难题 为商业化应用按下加速键

  图1 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,而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。

针对这一痛点,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。

可聚合不燃电解质(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。

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。

我科研团队攻克钠离子电池热失控难题 为商业化应用按下加速键

  图2 电芯的安全测试

据了解,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。

我科研团队攻克钠离子电池热失控难题 为商业化应用按下加速键

  图3 示意图

此次原创技术突破,不仅刷新全球电池安全研究认知,更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。(光明网记者宋雅娟)

来源:光明网

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