钠离子电池热安全首份"体检报告"：比锂电温和，但可燃气体仍是隐患

分类：技术知识 | 摘要：钠离子电池被视为锂电池的重要补充，但其热安全特性研究仍相对薄弱。本文以160Ah大容量聚阴离子型钠离子电池为研究对象，利用绝热加速量热仪与320L密闭压力容器，系统探究了绝热、外部加热及0.5C过充滥用条件下的热失控与产气特性。研究发现，钠离子电池热失控最高温度仅247℃，显著低于同类磷酸铁锂，但产气中可燃组分比例依然较高，安全设计不可忽视。

---

钠电崛起，安全问题不能落下

在全球锂资源紧张和成本压力下，钠离子电池凭借原材料丰富、成本低廉的优势快速崛起，被视为锂电池在储能和低速电动车领域的重要补充甚至替代方案。当前，商用大容量钠离子电池的正极材料主要分为层状氧化物和聚阴离子型两大类，而两者的热安全特性并不相同。

遗憾的是，目前绝大多数热失控安全研究集中于层状氧化物体系，对聚阴离子型钠离子电池的热安全特性研究仍较为缺乏。应急管理部天津消防研究所联合多家机构开展的这项研究，恰好填补了这一空白。

[图：160Ah聚阴离子型钠离子电池外观]

实验方法：三重滥用条件下的全维度测试

研究采用160Ah大容量聚阴离子型钠离子电池，分别在三种条件下测试：

• 绝热条件：利用绝热加速量热仪（ARC）模拟最危险的热累积场景
• 外部加热：模拟外部火源或相邻电芯热蔓延
• 0.5C过充滥用：模拟充电管理系统失效场景

其中外部加热和过充测试在320L密闭压力容器中进行，同步采集温度、压力、气体成分等多维数据。

核心数据：钠电热失控有"三低一高"

参数	绝热条件	外部加热	0.5C过充
Tonset（自产热起始）	100.94 ℃	—	—
TTR（热失控触发）	180.51 ℃	—	—
Tmax（最高温度）	247.02 ℃	—	272.04 ℃
产气总量	—	93.1 L	107.8 L
质量损失率	—	20.12%	21.19%

数据揭示的"三低一高"特征值得关注：

T_max显著低：钠离子电池热失控最高温度仅247-272℃，而同类磷酸铁锂电池T_max可达493℃，高镍三元更是超过1100℃。这意味着钠电热失控的剧烈程度明显较低。

产气量低：外部加热下产气93.1L，过充下107.8L，质量损失率20%左右——远低于高镍三元80%的质量损失率。

但可燃气体比例高：这是"一高"——外部加热产气中H₂占31.25%、CO占11.41%、C₃H₆占9.38%，过充产气中H₂高达43.09%、CO₂占27.68%。可燃气体的高比例意味着即使热失控温度较低，仍然存在爆燃风险。

[图：钠离子电池热失控产气成分分析饼图]

与锂电的横向对比

热安全团队（thermsafe.cn）的知识库中积累了丰富的对比数据。将聚阴离子型钠离子电池与主流锂电池进行横向对比：

电池类型	Tonset(℃)	TTR(℃)	Tmax(℃)	质量损失率	热失控剧烈度
聚阴离子钠电 160Ah	100.94	180.51	247-272	~20%	低
LFP 305Ah 方形	105.9	235.3	493.2	~18%	中
NCM 190Ah 方形	~90	~146	＞1100	80%	极高
锂金属固态 40Ah	74.42	180.35	＞1330	—	极高

从对比中可以清晰看出，聚阴离子型钠离子电池在热安全性上确实优于主流锂电池，尤其是在最高温度和剧烈程度上。但需要注意的是，其自产热起始温度T_onset与LFP相当（约100℃），说明钠电同样需要重视热管理。

工程启示

热安全团队（thermsafe.cn）分析认为，钠离子电池的热安全设计应重点考虑以下几个方面：

1. 可燃气体管理：尽管热失控温度较低，但高比例可燃气体的存在意味着必须设计可靠的排气和防爆系统
2. 热蔓延防护：模组级别的热蔓延行为仍需深入研究，特别是层状氧化物体系的钠电模组
3. BMS适配：钠电的T_onset和T_TR值不同于锂电，BMS的预警阈值和策略需要针对性调整

本研究为钠离子电池的安全设计与大规模应用提供了重要的实验依据，也为行业标准制定奠定了科学基础。

标签：钠离子电池, 热失控, 产气特性, 聚阴离子, 电池安全

引用来源：
1. 储玉喜等. 160 Ah聚阴离子型钠离子电池热失控与产气特性研究. 储能科学与技术, 2025. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0808
2. 仰仪科技. 高比能电芯热失控对比测试数据, 2025.