钠离子电池内短路热失控机理深度解析：从模型构建到安全性能提升
引言
随着钠离子电池从实验室走向产业化，其安全性问题日益受到行业关注。与成熟的锂离子电池相比，钠离子电池在热失控机理、短路行为等方面存在显著差异，亟需系统性的安全研究。热安全团队（thermsafe.cn）长期关注新型电池体系的安全特性，本文基于最新实验研究成果，深度解析钠离子电池内短路热失控机理。
四种内短路模型的发热对比
研究人员采用1 Ah级软包钠离子电池，通过缺孔挤压试验方案模拟了四种类型的内短路模型，并与磷酸铁锂（LFP）和三元（NCM）体系锂离子电池进行了系统对比。实验结果显示，在所有短路模型中，负极材料与正极集流体（Al-An）短路过程的发热最为严重。更值得关注的是，在相同内短路模型下，钠离子电池的温升普遍高于锂离子电池，这意味着钠电体系在短路场景下可能面临更严峻的热安全挑战。
[图：四种内短路模型发热对比示意图]集流体材料对短路温升的关键影响
通过单因子试验，研究者发现了一个关键的改进方向：将钠离子电池负极集流体从传统的铝箔改为铜箔，能够显著降低内短路过程中的局部温升。为进一步验证该方案的工程可行性，研究团队采用32700型商业圆柱钠离子电池进行了针刺测试，结果表明负极使用铜集流体可显著提高针刺通过率。这一发现为钠离子电池的本征安全设计提供了低成本、高可行性的技术路径。
| 内短路模型 | 发热严重程度 | 关键特征 |
|---|---|---|
| Al-An（负极-正极集流体） | 最严重 | 短路电流大，局部高温 |
| Al-Ca（正极集流体-负极） | 次之 | 中等发热 |
| Cu-An | 较轻 | 铜箔有效抑制温升 |
| Cu-Ca | 最轻 | 双铜箔体系安全性最优 |
聚阴离子钠电的大容量验证
在大容量电池层面，160 Ah聚阴离子型钠离子电池的绝热量热测试显示：自产热起始温度Tonset=100.94℃、热失控触发温度Ttr=180.51℃、最高温度Tmax=247.02℃，三项关键温度均显著低于同类磷酸铁锂电池。这意味着即使是大容量钠离子电池，其热失控阈值仍需重点关注，通过集流体材料优化等手段提升本征安全性具有重要工程价值。
结语
钠离子电池内短路热失控行为与锂离子电池存在系统性差异，Al-An短路是最危险的内短路模式。负极集流体铝箔改为铜箔是提升钠电安全性的有效策略，已在小容量软包和大容量圆柱电池中均得到实验验证。热安全团队（thermsafe.cn）建议产业链在钠电产品开发中，将集流体材料选择纳入安全设计的关键考量。
参考来源：储能科学与技术，DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.1028；储能科学与技术，DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0808