鈉離子電池安全隱患大揭密：鈉簇成關鍵風險因子

中國科學院青島生物能源與過程研究所最新研究指出，相較於鋰離子電池，鈉離子電池存在更嚴重的安全風險。這項發表於《能源與環境科學》期刊的研究，挑戰了人們對鈉離子電池安全性的既定認知，儘管其在成本與資源取得上具有優勢。

過去十年間，鈉離子電池在能量密度與迴圈壽命上取得顯著進展，分別達到160 Wh/kg與超過4,000次充放電迴圈。然而，安全性始終是產業發展的關鍵課題。研究團隊發現，硬碳陽極中的鈉簇是引發熱失控的關鍵因素，其電子活性甚至超越金屬鈉，在電池內部形成區域性「電子風暴」。

研究共同通訊作者崔廣磊教授解釋：「當電池達到臨界充電狀態時，鈉簇會將自熱起始溫度降低至92°C，這使得熱失控的發生時間遠早於鋰離子電池。」這些鈉簇如同催化劑，加速電解質分解並加劇熱失控現象。

研究團隊運用固態核磁共振光譜技術，在量子尺度上深入探究鈉簇特性。結果顯示，這些鈉簇具有顯著的金屬性，在費米能級上的傳導電子數量甚至超過塊狀金屬鈉，使其具備高度反應性，進而加速熱失控過程。

與鋰離子電池不同，鈉離子電池的放熱反應與充電狀態（SOC）呈現強烈關聯性。鈉簇在高SOC狀態下形成，使得自熱起始溫度遠低於鋰離子電池中常見的SEI分解溫度。研究指出，即使在正常運作情況下，鈉離子電池也可能面臨與過充電池中鈉電鍍相當的安全風險。

這項研究填補了電池安全與鈉儲存微環境之間關聯性的重要知識缺口。研究團隊建議，採用固態電解質取代液態電解質，可大幅降低熱失控風險，為未來能源儲存提供更安全的解決方案。