张姣
在新能源汽车的发展中，电池安全是车主最关心的问题。日前，中国科学院物理研究所胡勇胜团队在国际顶级期刊《自然·能源》上发表重磅研究成果：团队成功开发出具有自保护功能的可聚合不燃电解质（PNE），在全球范围内首次于安时级钠离子电池体系中实现“彻底阻断热失控”。这一技术从根本上抑制了大容量钠离子电池潜在的热失控风险，不仅为大规模储能的安全提供了解决方案，更凭借低成本与高兼容性两大优势，显著加速了我国钠离子电池产业的产业化进程。
热失控与民生安全息息相关
在日常生活中，电动汽车、储能设备等使用场景中，电池安全始终是公众关注的焦点。以电动汽车为例，其充电时突发起火往往源于电池内部“防护墙”的失效。当电池遭遇过度充电、内部短路、外部撞击挤压造成变形破损、长期处于高温环境等极端情况时，内部热量会快速累积并突破极限，进而触发剧烈的化学连锁反应，即热失控，形成难以控制的喷射状火焰，带来严重的人身安全威胁与财产损失。
长期以来，电池安全防护大多停留在被动阻燃的层面，难以从源头杜绝热失控的发生。此次，胡勇胜团队瞄准这一核心痛点，研制出能“自动变身”的不燃电解液，让电池在遭遇极端高温或剧烈撞击的瞬间，由内而外迅速凝固成一层坚固的物理屏障，从底层逻辑上切断起火与爆炸的可能。这一成果不仅意味着未来电动汽车出行将大幅降低火灾安全隐患，也预示着更安全、更廉价的绿色能源加速走进千家万户。
大家都很熟悉锂电池，那钠离子电池是什么？简单来说，钠离子电池不依赖锂、钴、镍等稀缺资源，以自然界储量极丰富、价格低廉的钠盐（与食盐成分类似）作为能量载体，更适合大规模储能与商用推广。发展钠离子电池，有助于摆脱关键矿产资源对外依赖，保障国家能源供应链安全。
钠离子电池的工作原理虽然与锂电池相似，但在原材料、成本、性能上独具优势，拥有更出色的倍率性能和宽温适应性，可广泛应用于电动汽车、重型卡车、大规模储能电站、数据中心备用电源等关键场景。而此次成果中提到的安时级钠离子电池，是钠离子电池从实验室微型纽扣电池走向工业化实际应用的关键标志。安时级钠离子电池是指电池容量达到1安时及以上的实用化电芯，容量与日常使用的手机电池相当，是真正具备量产条件、可投入市场的商用级钠离子电池。
三大突破重塑电池安全防护体系
热失控的危险性在于其不可逆、连锁式的反应特点，一旦单体电池失控会迅速诱发整组电池接连失控，瞬间释放的高温与可燃气体足以引发猛烈起火甚至爆炸。传统钠离子电池虽然在正负极材料与钠盐的热稳定性上优于锂电池，但在安时级大容量应用场景中，依旧无法完全规避热失控隐患。
针对这一行业难题，胡勇胜团队给出的解决方案是成功研制出可聚合不燃电解质（PNE），构建起热稳定性-界面稳定性-物理隔离三位一体的智能安全防护体系。
传统阻燃电解液多为“被动不燃”，只能降低起火概率，而PNE是主动防御，不仅具备本质不燃的特性，更像是一套具备智能感知的防护系统：在电池正常工作时，它能通过独特的溶剂化设计，构建稳固的充放电界面，保障电池高效稳定运行；当电池因异常情况温度升高到150℃至200℃时，PNE会立即发生原位聚合反应，从液态快速转化为坚韧致密的聚合物屏障，从物理上隔绝正负极之间的危险接触与化学串扰，彻底切断热失控的传播路径，实现从“被动阻燃”到“主动防御”的跨越。
此次的研究成果有以下三大突破。
突破一：重塑安全构建三位一体智能防护
研究利用PNE构建了三层递进防护：第一，PNE自身本质不燃（耐热），从源头降低燃烧风险；第二，聚焦界面守护，在电极表面形成稳固的保护膜，减少副反应产生热量；第三，高温下自动形成物理阻隔。这就好比一个专业的安保系统，既是防火材料，又有监控预警，还有自动降下的物理闸门，三重防护远比单一阻燃更可靠。
突破二：智能变身打造自动合闸“防火墙”
PNE最核心的“黑科技”就是热触发原位聚合的智能特性。在日常充放电、设备运行时，它保持液体状态，保障电能高速传输、电池正常工作；当温度触及危险阈值时，它即刻从液态变为固态，这个过程就像电路中的“自动断路器”或建筑里的“自动防火闸”，彻底切断热失控在电池内部的蔓延路径，将危险扼杀在萌芽状态，实现安时级钠离子电池的本质安全。
突破三：兼顾安全与性能具备强大产业化潜力
很多实验室的高安全电解液往往以牺牲性能为代价，但PNE实现了安全与性能的“双在线”。一是超宽温域适配，可在-40℃至60℃环境下稳定工作，有效解决了冬季电动汽车“续航短”的问题。二是耐高压稳定，支持4.3V的高电压工作环境，能有效提升电池能量密度。三是易规模化量产，所用原料均为成熟工业化产品，无需特殊定制，解决了实验室成果难以大规模量产的痼疾，预示着该技术能迅速从论文走向生产线。
助力国家新能源战略落地
自2011年以来，胡勇胜团队深耕钠离子电池应用基础研究，在《科学》《自然·能源》等国际顶级期刊发表论文300余篇，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》，斩获北京市自然科学奖一等奖等多项重磅荣誉，目前已成为全球钠离子电池基础研究与产业化落地的核心引领力量。
正是基于长期扎实的科研积累，胡勇胜团队此次取得的PNE重大突破，是我国钠离子电池领域持续创新的必然成果。这一成果具有里程碑意义：产业层面，突破安全瓶颈，巩固我国在钠离子电池领域的领先地位，为钠离子电池规模化落地提供核心技术支撑；民生层面，为电动汽车、储能电站等场景提供更安全、低成本的电池选择，尤其适配北方低温储能需求；国家战略层面，以自主创新彰显科技自立自强，为国家“双碳”目标实现和能源结构转型提供核心技术支撑。
PNE实现安时级钠离子电池热失控阻断，是电池安全领域的革命性范式转变。它证明了电池不再单纯依赖外部冷却、灭火系统，而是可以通过材料体系“自我进化”来主动消弭危险，为电池安全树立全新标准。当前我国在钠离子电池材料、专利、标准、产业化等方面均走在全球前列。随着技术持续优化，搭载PNE智能安全体系的钠离子电池在未来几年内将逐步应用于电动汽车、储能电站等日常生产生活场景，与锂电池形成互补，为我国新能源产业持续领跑全球、推动能源高质量发展注入强劲动力。（作者单位：中国科学院物理研究所）
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