近日，中国科学院物理研究所、中科海钠胡勇胜研究员团队提出了一种可聚合阻燃电解液体系（Polymerizable non-flammable electrolyte）（Polynonflyte, or PNE）。

团队在3.5 Ah级钢壳圆柱钠离子电芯中实现300℃高温下不发生热失控，顺利通过针刺试验，电芯不冒烟、不起火、不爆炸，成功实现安时级钠离子电池无热失控！

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》。

安全性是电池技术发展中最为重要的需求，保证电池在热滥用下不发生热失控是其实际应用中的首要前提。近年来，以磷酸酯为代表的阻燃电解液引起自身的不可燃特性在电池安全中扮演了关键角色，也成为高安全锂/钠离子电池研究的热点之一。然而，单纯的不可燃特性并不能保证电池不发生热失控，其关键在于如何解决高温下正负极界面副反应和正负极之间的串扰问题。

目前，阻燃电解液大多需要借助高盐/局部高盐或氟化体系，成本较高，且与硬碳负极兼容性较差，极大限制了其实际应用。特别对于钠离子电池而言，绝大多数研究主要聚焦于验证阻燃电解液的不可燃特性本身，缺乏在Ah级电芯中的电化学和热安全实证。因此，开发兼具低成本与界面稳定性的阻燃电解液，在安时级电芯中保证优异电化学性能的同时实现无热失控运行，是高安全钠离子电池发展过程中亟待攻克的关键挑战之一。

基于上述挑战，胡勇胜研究员团队利用NaBF4为主盐，NaPF6为辅助界面调控剂构建双盐体系，解决了硬碳负极兼容难题，优化了电极-电解液界面；同时，基于磷酸三乙酯（TEP），在不可燃的基础上实现热致聚合，在高温下可快速固化形成隔断层，屏蔽正负极间的机械/化学串扰，彻底阻断电池热失控反应，成功实现安时级钠离子电池无热失控。该电解液还展示了优异的电化学性能，即使在4.3 V、211 Wh/kg（基于电芯重量计算）的高电压、高比能Ah级软包电芯中依然保持稳定运行并通过针刺试验。

图1 基于PNE的Ah级钠离子电池安全性测试

图2 ARC第三方检测结果，数据来自四川赛科检测技术有限公司

图3 热滥用第三方检测结果，数据来自四川赛科检测技术有限公司

【胡勇胜及其团队介绍】

胡勇胜，中国科学院物理研究所研究员，中科海钠创始人、中国硅酸盐学会常务理事，中国科协十大代表，常州市人大代表。先后承担了国家科技部863创新团队、国家杰出/优秀青年科学基金、国家重点研发计划项目等项目，2024年入选江苏省333高层次人才（第一层次）。自2011年以来主要从事钠离子电池的应用基础研究，在Science、Nature Energy等学术期刊发表论文300余篇，WoS引用61000余次，H-因子134。合作申请150余项中国发明专利、已授权80余项专利（包括多项美国、日本、欧盟专利）。目前担任ACS Energy Letters杂志资深编辑，合著出版《钠离子电池科学与技术》及《Sodium-Ion Batteries》。荣获2022年北京市自然科学奖一等奖、2025年广西自治区技术发明奖一等奖、第七届国际储能创新大赛中 “2023储能年度人物”、2022年中国科学院大学领雁银奖、第十四届中国青年科技奖、国际电化学学会Tajima Prize等。

胡勇胜团队开发的钠离子电池技术入选《麻省理工科技评论》“2026年十大突破性技术”、公司入选其2025年度“值得关注的10家气候科技公司”和“50家聪明公司”榜单、2024年入选国家能源局度能源行业十大科技创新成果、2023年入选中关村论坛重大科技成果及荣获工信部第一届能源电子产业创新大赛总决赛金奖、2022年在第一届全国先进储能技术创新挑战赛中荣获“技术创新奖”、第六届国际储能创新大赛中荣获“2022储能技术创新典范TOP10”、2022年入选“奋进新时代”主题成就展、第三届国际储能创新大赛中荣获“2019储能技术创新典范TOP10”和“评委会大奖”、第九届中国科学院北京分院科技成果转化特等奖、2020年科创中国·科技创新创业大赛TOP10、2020年中关村国际前沿科技创新大赛总决赛亚军，开发的兆瓦级钠离子电池储能系统两次（2021和2024年）入选国家能源局首台（套）重大技术装备。牵头制定了国内首个钠离子电池团体标准《钠离子蓄电池通用规范》。