钠电池高温免疫！177℃炙烤考验轻松过关
发布日期：2025/6/2
提升电解质稳定性可有效抑制电池运行过程中产生气体副产物，即使在高温条件下也是如此。
中国研究人员设计了一种突破性的智能凝胶聚合物电解质，旨在释放钠离子（Na-ion）电池在大规模商业储能领域的全部潜力，该电解质同时提升了电池的安全性和耐久性。
据报道，来自中国科学院的团队提出这项创新，旨在解决钠离子电池面临的最大挑战之一——循环寿命有限和热失控风险高。
据该团队称，这项研究展示了热响应凝胶如何在极端运行条件下稳定钠离子电池。科学家们表示：“我们证实，这种智能凝胶聚合物电解质有助于构建稳固的电极/电解质界面层，进而提升了电极的热稳定性和电化学稳定性。”
钠离子电池的助推器
ENERGY作为一种极具潜力锂离子（Li-ion）电池替代品，钠离子技术因其丰富、低成本和环境友好的原材料，提供了一条更可持续的前进道路。然而，其热不稳定性以及在高温下易降解的倾向引发了安全担忧，促使科学家们寻求更安全、更可靠的电解质解决方案。
为应对这一挑战，研究人员采用原位自由基聚合法开发了一种特殊设计的凝胶电解质。该工艺在传统的六氟磷酸钠（NaPF6）-碳酸酯液态电解质中，将含氰乙基脲的甲基丙烯酸酯单体与异氰酸酯基甲基丙烯酸酯单体相结合。
当其暴露于高温时，该混合物发生自交联，形成稳定的聚合物凝胶——这种材料能形成三维网络，可容纳大量液体而不随时间显著溶解或收缩——从而保护内部组件并防止降解。
测试表明，这种创新解决方案不仅强化了电极-电解质界面，还能响应温度升高。一旦电池温度超过248华氏度（120摄氏度），凝胶会发生进一步聚合，阻止离子移动并抑制可能导致短路或火灾的内部反应。
评估进一步揭示了性能的显著提升。在使用NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM)正极和硬碳负极的钠离子软包电池中，新型电解质将热失控起始温度从278.6华氏度（137摄氏度）提高到350.6华氏度（177摄氏度）。
据报道，即使在122华氏度（50摄氏度）这种严苛的测试环境下，NFM软包电池在500次循环后仍保持了80%的原始容量。
更智能的电解质解决方案
ENERGY科学家们指出，传统的钠离子电池常出现电解质分解、气体积累和枝晶形成等问题，这些因素直接降低了性能并增加了危险故障发生风险。
他们补充道：“由于电极材料和电极/电解质界面的严重退化，钠离子电池的整体性能，特别是在安全性和循环寿命方面，仍然低于预期。”
然而，这种突破性凝胶在电极和电解质之间形成了一层柔性且自我强化的屏障。这种热响应性、界面稳定性提升和气体析出降低的组合，在安全性和性能上都展现了显著优势。
他们相信，得益于其防泄漏设计以及与大规模制造工艺的良好兼容性，这种材料有助于加速向基于钠电网级储能解决方案的过渡。
研究人员总结道：“原位形成智能凝胶聚合物电解质背后的设计理念，为开发高安全性、长寿命且可持续的钠离子电池提供了宝贵指导。”
来源：能源舆情
