钠离子电池安全新突破：PNE 电解质如何在安时级电芯上彻底阻断热失控

4 月 6 日，中国科学院物理研究所胡勇胜团队在 Nature Energy 发表了一项钠离子电池安全方向的重磅成果：他们开发出一种可聚合不燃电解质（PNE），在全球范围内首次在安时级钠离子电池中实现了热失控的彻底阻断。

过去十几年里，电池安全研究的核心思路几乎都围绕同一个命题——让电解液尽量不可燃。从阻燃添加剂到全氟溶剂，从高盐浓度电解液到离子液体，大量工作聚焦在"能不能点着"这件事上。

但胡勇胜团队在论文中提出了一个被长期忽视的问题：阻燃电解液确实不容易着火，可电池热失控的真正热源，是正负极在异常温度下发生的放热副反应。电解液不燃，并不意味着热失控不会发生。

PNE：温度触发，液态转固态

PNE（Polymerizable Non-flammable Electrolyte）是一种基于磷酸三乙酯（TEP）的可聚合不燃电解质。常温下它以液态形式存在，正常参与电池的离子传导。但当电池内部温度升高到 150°C 以上时，PNE 中的特定组分会自发聚合，从液态转化为致密的交联固态屏障。

这层屏障直接隔开了正负极，切断了它们之间的机械接触和化学反应路径，从源头上阻止了副反应产气和热量积聚。论文将其总结为"热稳定性-界面稳定性-物理隔离"三位一体的安全防护。

电池安全示意图

团队在 18650 和 26700 两种规格的圆柱电池上进行了针刺测试。作为对比，使用传统碳酸酯电解液和 TMP 基阻燃电解液的对照组均出现了不同程度的起火和冒烟，而使用 PNE 的电池全程没有产生烟雾、火焰或爆炸。

更值得注意的是，团队在 4.3V 充电状态（能量密度 211 Wh/kg）下进行了同样的针刺实验，PNE 电池依然没有出现热失控。这说明该方案在高能量密度工况下同样有效，并没有以牺牲性能为代价换取安全。

这篇论文的核心贡献在于安全设计逻辑的转变。此前的研究主要围绕"被动防火"——让材料本身不容易燃烧。PNE 走的是"主动隔离"路线：在热失控发生的临界点之前，物理切断传播路径。这和建筑设计中从"使用阻燃材料"到"设置防火分区"的思路转变有相似之处。

钠离子电池因为钠资源储量丰富、成本低、低温性能好等优势，被普遍认为是大规模储能和部分电动汽车场景的潜在替代方案。而安全性一直是钠电相对于锂电的潜在差异化优势——钠电的工作电压较低，热力学上本身就比锂电更安全。PNE 的出现，进一步巩固了这个方向的可能性。

当然，从实验室验证到大规模量产还有相当长的路要走。电芯级的验证通过只是第一步，模组和系统层面的安全性能、长期循环中 PNE 的化学稳定性、以及成本控制，都是后续需要回答的问题。

PNE 方案的意义在于，它证明了"热失控可以在安时级电芯上被彻底阻断"这件事本身是可行的。过去这只是一个理论目标，现在有了实验证据。对于钠离子电池的商业化而言，这是一个阶段性的进展，至少说明电池安全不是只能靠"降低性能"来换取。

来源：Nature Energy, DOI: 10.1038/s41560-026-02032-7