钠离子电池（SIBs）作为一种资源可持续且成本高效的储能技术，有望克服对锂离子电池（LIBs）的过度依赖，但其商业化进程受到热安全性不确定性以及对热失控起源的争议的阻碍。
在此，中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊、赵井文等人通过从Ah级电池到电池组件微观结构的多尺度等效分析发现，与锂离子电池相比，钠离子电池的热安全性较差，其根本机制在于负极中阳离子存储的化学环境差异。在硬碳（HC）负极中形成的准金属态钠团簇在常规钠化过程中会引发电池自发热反应，比锂离子电池中常见的固体电解质界面（SEI）分解反应更早发生。
固体核磁共振（ssNMR）表明，与石墨中的锂相比，硬碳中的团簇钠表现出更接近金属态的电子特性，其费米能级的电子态密度甚至高于体相钠。这种高反应性会引发线性碳酸酯的分解，最终导致几乎与钠沉积情况相当的热失控事件。
图1. 硬碳中钠团簇与钠金属的金属特性对比
总之，该工作成功将钠离子软包电池的自发热起始温度（Tonset）与硬碳（HC）中在低电压平台区域生成的固有反应性钠团簇联系起来。研究表明，钠团簇具有几乎等同于镀钠金属的金属反应性。
此外，液相色谱-质谱（LC-MS）结果表明，钠团簇的存在加速了线性碳酸酯的分解，导致从电解液中形成延长的醚基副产物。该工作还强调了在理解电池安全性方面，结合全电池和材料分析的重要性。因此，该工作为促进钠离子电池的发展提供了新的思路。
图2. 钠团簇和/或钠金属引发的电解液分解机制
Sodium cluster-driven safety concerns of sodium-ion batteries， Energy & Environmental Science 2025 DOI: 10.1039/d4ee05509h
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