對于電池,你是否也有著樸素卻迫切的期望?比如續航持久、充電飛快,能適應冷熱環境,最重要的是安全可靠。從新能源汽車到家用電器儲能,再到我們兜里的手機,電池作為提供動力的核心部件,始終離不開安全這一關鍵要求。
4月6日,中國科學院物理研究所研究員胡勇勝團隊在國際學術期刊《自然·能源》上發表了一項研究成果:全球首次實現安時級鈉離子電池“無熱失控”,成功研發出具備自保護功能的可聚合不燃電解質(PNE)。
這項突破,破解了新能源電池安全的核心難題,這意味著鈉離子電池規模化商業落地更近了一步。
據研究者解釋,傳統碳酸酯類有機電解質,雖然電化學性能優異,但有著“引發熱失控”的隱患。長期以來,相關行業普遍將“電解質不可燃”作為安全核心標準。而胡勇勝團隊研究首次證實,阻燃并不等于絕對安全,即便使用阻燃型磷酸酯電解質,電池仍可能發生熱失控。這一發現顛覆了業界傳統認知,為電池安全研究開辟了全新方向。
真正的安全,需要的不僅是不燃的材料,更是一套能在熱失控觸發前,就將其扼殺在搖籃里的主動防護機制。針對行業痛點,團隊創新突破傳統不燃電解質僅聚焦不可燃性能的局限,研發出可聚合不燃電解質(PNE),實現從“被動阻燃”到“主動阻斷熱失控”的技術跨越。
“PNE這種電解液有兩個特性,一是本身點不著,二是當電池內溫度升高的時候,里面的液態電解液會自己聚合。”胡勇勝對中青報·中青網記者說。
為了鎖死熱失控風險,PNE一共有三重“硬核防護”。首先是內置了“冷卻系統”,PNE在高溫下具備獨特吸熱分解特性,可主動抵消電池內部放熱反應熱量,阻止熱失控啟動。二是采用雙鹽體系,分別精準保護正極、負極材料,大幅提升電極穩定性與電池循環壽命,安全與性能雙向兼顧。三是設置智能“固態防火墻”,PNE擁有熱自聚合特性,溫度超150攝氏度時,會原位形成固態聚合物網絡,防止隔膜熔化后正負極直接接觸,同時阻斷高溫副反應與氣體生成;常溫下保障離子傳輸,高溫下自動“固化”,切斷風險傳播路徑。
“就像煮雞蛋一樣,直接固化了。這等于把正極和負極之間給切斷了,電池就關斷了,不會再繼續發生熱失控。”胡勇勝打了個比方。
他進一步向記者解釋,這項研究在實驗室里,不是用小紐扣電池驗證的,而是用安時級電池驗證的。所謂“安時級”即商用電池的容量,“和手機電池容量差不多”。
對于這項成果的未來,胡勇勝表示樂觀。他指出,鈉離子電池目前正聚焦于啟動、儲能和動力三大應用場景。隨著規模進一步擴大,未來將在更多場景中廣泛應用,比如電動車,家用儲能、商用重卡、充電寶等。
“鈉電池在安全性上有很大優勢,只是現在總體能量密度和生產規模還不如鋰電池。隨著未來進一步性能迭代,規模逐漸發展起來,結合高安全性,會是一個很好的選擇。”胡勇勝說。
來源:中國青年報