□張渺

對(duì)于電池，你是否也有著樸素卻迫切的期望？比如續(xù)航持久、充電飛快，能適應(yīng)冷熱環(huán)境，最重要的是安全可靠。從新能源汽車(chē)到家用電器儲(chǔ)能，再到我們兜里的手機(jī)，電池作為提供動(dòng)力的核心部件，始終離不開(kāi)安全這一關(guān)鍵要求。

近日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員胡勇勝團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果：全球首次實(shí)現(xiàn)安時(shí)級(jí)鈉離子電池“無(wú)熱失控”，成功研發(fā)出具備自保護(hù)功能的可聚合不燃電解質(zhì)（PNE）。

這項(xiàng)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(guī)模化商業(yè)落地更近了一步。

據(jù)研究者解釋?zhuān)瑐鹘y(tǒng)碳酸酯類(lèi)有機(jī)電解質(zhì)，雖然電化學(xué)性能優(yōu)異，但有著“引發(fā)熱失控”的隱患。長(zhǎng)期以來(lái)，相關(guān)行業(yè)普遍將“電解質(zhì)不可燃”作為安全核心標(biāo)準(zhǔn)。而胡勇勝團(tuán)隊(duì)研究首次證實(shí)，阻燃并不等于絕對(duì)安全，即便使用阻燃型磷酸酯電解質(zhì)，電池仍可能發(fā)生熱失控。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了業(yè)界傳統(tǒng)認(rèn)知，為電池安全研究開(kāi)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(fā)前，就將其扼殺在搖籃里的主動(dòng)防護(hù)機(jī)制。針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新突破傳統(tǒng)不燃電解質(zhì)僅聚焦不可燃性能的局限，研發(fā)出可聚合不燃電解質(zhì)（PNE），實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)阻燃”到“主動(dòng)阻斷熱失控”的技術(shù)跨越。

“PNE這種電解液有兩個(gè)特性，一是本身點(diǎn)不著，二是當(dāng)電池內(nèi)溫度升高的時(shí)候，里面的液態(tài)電解液會(huì)自己聚合?！焙聞僬f(shuō)。

為了鎖死熱失控風(fēng)險(xiǎn)，PNE一共有三重“硬核防護(hù)”。首先是內(nèi)置了“冷卻系統(tǒng)”，PNE在高溫下具備獨(dú)特吸熱分解特性，可主動(dòng)抵消電池內(nèi)部放熱反應(yīng)熱量，阻止熱失控啟動(dòng)。二是采用雙鹽體系，分別精準(zhǔn)保護(hù)正極、負(fù)極材料，大幅提升電極穩(wěn)定性與電池循環(huán)壽命，安全與性能雙向兼顧。三是設(shè)置智能“固態(tài)防火墻”，PNE擁有熱自聚合特性，溫度超150攝氏度時(shí)，會(huì)原位形成固態(tài)聚合物網(wǎng)絡(luò)，防止隔膜熔化后正負(fù)極直接接觸，同時(shí)阻斷高溫副反應(yīng)與氣體生成；常溫下保障離子傳輸，高溫下自動(dòng)“固化”，切斷風(fēng)險(xiǎn)傳播路徑。

“就像煮雞蛋一樣，直接固化了。這等于把正極和負(fù)極之間給切斷了，電池就關(guān)斷了，不會(huì)再繼續(xù)發(fā)生熱失控。”胡勇勝打了個(gè)比方。

他進(jìn)一步解釋道，這項(xiàng)研究在實(shí)驗(yàn)室里，不是用小紐扣電池驗(yàn)證的，而是用安時(shí)級(jí)電池驗(yàn)證的。所謂“安時(shí)級(jí)”即商用電池的容量，“和手機(jī)電池容量差不多”。

對(duì)于這項(xiàng)成果的未來(lái)，胡勇勝表示樂(lè)觀。他指出，鈉離子電池目前正聚焦于啟動(dòng)、儲(chǔ)能和動(dòng)力三大應(yīng)用場(chǎng)景。隨著規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，未來(lái)將在更多場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用，比如電動(dòng)車(chē)，家用儲(chǔ)能、商用重卡、充電寶等。

“鈉電池在安全性上有很大優(yōu)勢(shì)，只是現(xiàn)在總體能量密度和生產(chǎn)規(guī)模還不如鋰電池。隨著未來(lái)進(jìn)一步性能迭代，規(guī)模逐漸發(fā)展起來(lái)，結(jié)合高安全性，會(huì)是一個(gè)很好的選擇?！焙聞僬f(shuō)。

（摘自《中國(guó)青年報(bào)》）