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$赣锋锂业(SZ002460)$ $天齐锂业(SZ002466)$ $盛新锂能(SZ002240)$ 2025年中科院最新研究,钠电池中的钠簇(sodium clusters)安全风险是一个被严重低估但至关重要的问题。以下是关键发现:
核心安全风险:准金属态钠簇
中国科学院青岛能源所等机构的最新研究揭示,钠离子电池(SIBs)的热失控风险可能高于锂离子电池,根源在于硬碳负极中形成的准金属态高活性钠簇。
钠簇的形成机制
在硬碳负极中,钠离子不仅以离子态嵌入,还会形成直径仅1-2 nm的钠簇。这些钠簇具有以下危险特性:
"强金属"态特性:通过固态核磁弛豫技术发现,钠簇在费米能级附近的电子密度超过体相钠金属,表现出比金属钠更强的反应活性。
高表面能:纳米尺度使表面原子比例显著提高,表面能远高于体相钠金属。
热敏感性:当温度升高时,覆盖钠簇的SEI膜易分解,使高活性钠簇直接接触电解液,引发剧烈放热反应。
钠电池钠簇热失控风险温度低到92度。
钠枝晶(Dendrites)风险
在钠金属电池(使用钠金属负极)中,钠枝晶问题是另一重大安全隐患:
形成机制:电场作用下,钠离子在电极表面凸起处优先沉积,形成针状/树枝状结构
刺穿风险:枝晶可刺穿隔膜,导致正负极直接接触,引发瞬时短路
热失控后果:短路产生过大电流,触发电池热失控,严重时起火或爆炸。
值得注意的是,钠金属比锂金属更易形成枝晶,且钠枝晶化学稳定更差。
风险对比与认知误区
传统误区:认为钠电池因钠熔点高(97.8°C vs 锂180.5°C)、材料热稳定性好而更安全
现实发现:
钠离子电池在常规体系下同样存在显著安全隐患
硬碳负极中的钠簇问题在深度钠化(高SOC)时尤为突出
过充时钠离子电池比锂离子电池更易发生钠沉积,增加枝晶和短路风险。
钠电池的钠簇安全风险是产业化前必须解决的关键问题。最新研究表明,钠离子电池并非比锂电池更安全,其硬碳负极中的准金属钠簇在特定条件下(高温、过充、高SOC)可能引发比锂电池更早、更剧烈的热失控。对于钠金属电池,枝晶问题比锂金属电池更为严峻。这些发现为钠电池的安全评估标准制定和材料设计提供了重要理论依据。