钠离子电池热安全性全面综述：与锂电有何不同？

引言

随着锂资源供应链风险加剧，钠离子电池凭借资源丰富和成本优势成为大规模储能的热门候选。然而，钠离子电池与锂离子电池在化学体系上的差异，决定了其热安全性表现不能简单套用锂电的经验。中国电力科学研究院最新综述全面梳理了这一核心问题。

正极材料热稳定性对比

钠离子电池正极材料主要分为三大类：层状过渡金属氧化物（如NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2）、普鲁士蓝类似物和聚阴离子化合物。DSC测试表明，钠基层状氧化物在脱钠状态下的放热起始温度普遍高于同类型锂电正极材料。例如，NaxNi1/3Fe1/3Mn1/3O2在x=0.3时的放热起始温度约280℃，而NCM523在脱锂至50%时约250℃。这一差异源于Na-O键能高于Li-O键，且钠离子较大的离子半径使得晶体结构在脱嵌过程中的体积变化更小。

电解液热稳定性

目前钠离子电池电解液仍以碳酸酯为溶剂，可燃性与锂电处于同一量级。但在金属钠与电解液的反应活性方面，由于钠的还原性更强，钠枝晶与电解液的副反应可能更为剧烈。不可燃电解液是钠电安全研究的重要方向。

隔膜与负极热行为

钠离子电池隔膜沿用PP/PE体系，其闭孔温度（约135℃）和破膜温度（约165℃）与锂电一致。但在高温下，钠金属对隔膜的浸润和穿透行为与锂不同——钠的熔点（97.7℃）低于锂（180.5℃），在热失控升温过程中可能更早发生熔化。负极方面，硬碳是钠电主流负极材料，其热稳定性优于石墨，因为硬碳的无序结构避免了溶剂共嵌入和石墨层剥离问题。

热失控机制对比

钠离子电池热失控同样遵循SEI膜分解→负极-电解液反应→正极释氧→电解液燃烧的链式反应。但关键差异在于：钠电正极释氧温度普遍更高，延缓了正极-电解液剧烈反应的发生；但钠电电解液的起始分解温度与锂电接近，意味着热失控触发后进程可能同样迅猛。综合来看，钠电在热失控触发前的热稳定窗口更宽，但一旦触发，剧烈程度可能不亚于锂电。

热安全团队观点

热安全团队（thermsafe.cn）认为，钠离子电池不应被简单贴上更安全的标签。虽然正极热稳定性有优势，但电解液可燃性和钠金属高反应活性仍是重大隐患。储能系统应用中，建议对钠电模组实施与锂电同等级的热管理和热失控抑制措施。热安全团队（thermsafe.cn）已启动钠离子电池ARC测试项目，将陆续公布实测数据。

引用来源：张明杰, 杨凯, 刘振, 陈浩, 魏斌. 钠离子电池热安全性研究进展[J]. 电池, 2025(2): 368-375. DOI:10.19535/j.1001-1579.2025.02.028. 中国电力科学研究院.