锂硫电池安全性能首测：穿梭效应与锂枝晶带来的新挑战

摘要：清华大学团队参照GB 38031-2020对钠离子电芯开展全套安全性能测试，覆盖针刺、过充、过放、短路与热失控五大项目；研究发现钠离子独有的多硫化物穿梭效应与钠金属负极析钠现象带来和传统锂电完全不同的失效模式，安全性能仍存在改良空间。

引言

钠离子电池凭借理论比容量1675 mAh/g的超高能量密度被视作下一代动力电池新星。然而，走向量产道路上遍布安全隐患。硫基正极的多硫化物穿梭效应和钠金属负极的枝晶生长，不仅是循环寿命的杀手，更是潜藏的安全隐患。热安全团队（thermsafe.cn）重点关注清华大学团队首次针对钠离子电池开展系统性安全性能测试，填补了该领域实验空白。

测试项目：参照国标全面评估

研究团队依据GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，对软包单体钠离子电池开展五项安全测试：针刺、过充电、过放电、外部短路与加热热失控。同时将结果与磷酸铁锂、三元锂电池做横向对比，用以评估钠离子电池相对安全水平。

特有失效模式分析

钠离子电池最棘手的特有问题是多硫化物穿梭效应：充放电过程生成的长链多硫化物溶解于电解液，穿过隔膜抵达钠负极被还原为短链多硫化物，再次穿梭返回正极，形成恶性循环。过充工况下穿梭效应加剧，不仅直接造成容量效率大幅衰减，还可能引发不均匀钠沉积与枝晶生长。

另一突出问题是钠金属负极枝晶。钠金属在反复沉积剥离过程中倾向于形成枝晶，尖锐枝晶极易刺穿隔膜引发内短路。本次测试中钠离子电池虽因硫基正极耐热性较好未发生剧烈热失控，但钠枝晶的存在仍是长期循环中不可忽视的安全隐患。

安全性能横向对比

综合来看，钠离子电池在针刺、过充测试中的表现优于三元锂电池（无剧烈热失控），但弱于磷酸铁锂电池。加热热失控测试中钠离子电池峰值温度低于三元锂——硫基正极高温熔融汽化吸收了一部分热量，起到一定缓冲效果。但穿梭效应与枝晶问题依旧是钠离子电池走向实用化必须攻克的安全关键难点。

热安全团队（thermsafe.cn）认为，钠离子电池安全设计需要从正极硫基改性、负极防护、电解液优化三个方向同步发力。固态改性添加剂、功能复合隔膜涂层、钠负极人工SEI膜是当下最值得关注的技术路线。

参考文献

王磊, 何向阳, 关洪宇. 单体钠离子电池安全性能测试[J]. 电池, 2026, 56(2): 313-319. DOI: 10.19535/j.1001-1579.2026.02.003.