安全性是电池技术发展中最为重要的需求，保证电池在热滥用下不发生热失控是其实际应用中的首要前提。近年来，以磷酸酯为代表的阻燃电解液引起自身的不可燃特性在电池安全中扮演了关键角色，也成为高安全锂/钠离子电池研究的热点之一。然而，单纯的不可燃特性并不能保证电池不发生热失控，其关键在于如何解决高温下正负极界面副反应和正负极之间的串扰问题。目前，阻燃电解液大多需要借助高盐/局部高盐或氟化体系，成本较高，且与硬碳负极兼容性较差，极大限制了其实际应用。而特别对于钠离子电池而言，绝大多数研究主要聚焦于验证阻燃电解液的不可燃特性本身，缺乏在Ah级电芯中的电化学和热安全实证。因此，开发兼具低成本与界面稳定性的阻燃电解液，在安时级电芯中保证优异电化学性能的同时实现无热失控运行，是高安全钠离子电池发展过程中亟待攻克的关键挑战之一。

　　基于上述挑战，近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组胡勇胜研究员、陆雅翔研究员、谢飞副研究员团队联合吉林大学毛慧灿教授提出了可聚合阻燃电解液新体系（Polymerizable non-flammable electrolyte）（Polynonflyte, or PNE）。基于四氟硼酸钠和六氟磷酸钠的双盐体系，优化了溶剂化结构，构建了含B正极界面（CEI）和富PO₂⁻负极界面（SEI），尤其解决了与硬碳负极的兼容性难题。在保持优异电化学性能的基础上，基于磷酸三乙酯溶剂的高温吸热和“热致自聚合”特性，可以在电池异常升温过程中实现快速固化，从而阻断正负极间串扰，消除热失控反应。

　　基于此策略，团队在3.5 Ah级钠离子电芯中进行了热安全验证，电芯在100% SOC下可顺利通过针刺试验，全程不冒烟、不起火、不爆炸。在加速量热（ARC）和热滥用实验中，300℃下不发生热失控。同时，基于PNE电解液的钠离子电芯兼具优异的循环稳定性、宽温域（-40℃到60℃）和高压稳定性（>4.3V），为高安全钠离子电池的发展提供了重要基础。

　　该工作成果以“Thermal runaway-free ampere-hour-level Na-ion battery via polymerizable non-flammable electrolyte”为题发表在《Nature Energy》上。张姣副研究员为本文第一作者。该研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金，中国科学院储能专项，中国科学院前瞻战略先导科技专项，京津冀自然科学基金合作专项，中国科学院国际合作伙伴计划和第十届中国科协青年人才托举工程等项目的支持。

图1 基于PNE的Ah级钠离子电池安全性测试