在可再生能源儲能需求井噴的2026年，鈉離子電池憑借其資源豐富、成本低廉的優(yōu)勢，正從實驗室走向大規(guī)模商業(yè)化應用。然而，高溫環(huán)境下電解液分解引發(fā)的脹氣問題，始終是制約其發(fā)展的“阿喀琉斯之踵”。當傳統(tǒng)碳酸酯電解液在50℃下循環(huán)500次后容量衰減超30%，中國科學院青島生物能源與過程研究所團隊通過分子工程策略開發(fā)的二氟雙(草酸)磷酸鈉(NaDFBOP)添加劑，為鈉電池高溫脹氣難題提供了突破性解決方案。

高溫脹氣：鈉電池商業(yè)化路上的“隱形殺手”

鈉電池脹氣問題源于電解液與電極材料的復雜副反應。在高溫環(huán)境下，碳酸酯類溶劑(如EC、DEC)易發(fā)生脫氫分解，產(chǎn)生CO?、CO和H?等氣體。以O3型鈉基層狀氧化物正極/硬碳負極(NFM/HC)體系為例，傳統(tǒng)電解液在50℃下循環(huán)500次后，容量保持率驟降至60%以下，電池鼓脹率超過15%。這種脹氣不僅導致電池循環(huán)壽命縮短，更可能引發(fā)內(nèi)部短路，造成熱失控風險。

脹氣的核心誘因在于高溫下電極界面層(SEI/CEI膜)的溶解失穩(wěn)。傳統(tǒng)六氟磷酸鈉(NaPF?)-碳酸酯電解液的溶劑化結構在高溫下易被破壞，導致界面層組分持續(xù)溶解，界面阻抗激增。研究顯示，當溫度從30℃升至50℃時，界面阻抗可增加3倍以上，加速電池容量衰減。

分子工程策略：NaDFBOP添加劑的“耐溶解界面”構筑術

青島團隊開發(fā)的NaDFBOP添加劑，通過三重機制重構了高溫下的界面穩(wěn)定性：

溶劑化結構調(diào)控：NaDFBOP分子中的雙草酸根配體可進入鈉離子的第一溶劑化殼層，替代部分碳酸酯溶劑分子。這種結構改變使溶劑化層更緊湊，抑制了高溫下溶劑分子的脫氫反應。實驗表明，添加5% NaDFBOP后，電解液在50℃下的分解產(chǎn)氣量減少72%。

界面層強化：NaDFBOP具有獨特的電子結構(最低未占分子軌道能級低、最高占據(jù)分子軌道能級高)，在充放電過程中優(yōu)先分解，在正負極表面形成富含NaF和草酸鹽的致密界面層。這種界面層在高溫下仍能保持結構穩(wěn)定，將50℃循環(huán)500次后的容量保持率提升至90.76%。

副反應阻斷：NaDFBOP分解產(chǎn)生的草酸根陰離子可與過渡金屬離子(如Ni2?、Fe3?)形成穩(wěn)定絡合物，抑制其在高溫下的溶解和遷移。在NFM/HC全電池中，添加NaDFBOP后，正極材料中過渡金屬的溶解量降低65%，顯著減少了因金屬離子沉積引發(fā)的副反應。

配方協(xié)同創(chuàng)新

NaDFBOP的成功并非孤立案例，行業(yè)正通過“添加劑組合+溶劑優(yōu)化”的協(xié)同策略構建高溫電解液體系：

成膜添加劑協(xié)同：將NaDFBOP與氟代碳酸乙烯酯(FEC)聯(lián)用，可進一步提升界面穩(wěn)定性。FEC在負極表面形成的富含LiF的SEI膜，與NaDFBOP在正極形成的CEI膜形成互補，使30℃下1000次循環(huán)容量保持率突破85%。

溶劑體系重構：針對聚陰離子體系導電性差的問題，天賜材料通過調(diào)整溶劑比例(如增加EMC含量)，將離子電導率提升至8.2mS/cm，同時配合含硫高溫添加劑，使電池在60℃下的倍率性能提升40%。

除水技術突破：普魯士藍類正極的結晶水問題曾導致電池循環(huán)性能惡化。通過引入除水添加劑(如亞硫酸丙烯酯)，可將正極材料中結晶水含量從5%降至0.5%以下，使循環(huán)壽命延長至5000次。

實驗室到百兆瓦時級應用

NaDFBOP技術已進入規(guī)?；瘧秒A段。青島團隊與中科海鈉合作開發(fā)的32Ah鈉電池電芯，在50℃下通過UL9540A熱失控測試，產(chǎn)氣量較傳統(tǒng)電解液降低83%。天賜材料建設的10000噸/年六氟磷酸鈉產(chǎn)線，已實現(xiàn)NaDFBOP添加劑的連續(xù)生產(chǎn)，其配套電解液產(chǎn)品已通過寧德時代、比亞迪等頭部企業(yè)的驗證。

在儲能領域，采用新型電解液的鈉電池正展現(xiàn)獨特優(yōu)勢。新疆某光伏儲能電站項目顯示，搭載NaDFBOP電解液的鈉電池在45℃環(huán)境下運行2年后，容量保持率仍達88%，而傳統(tǒng)鋰離子電池僅為72%。這種性能差異使鈉電池在高溫地區(qū)的儲能項目中更具競爭力。

高溫電解液的技術演進方向

隨著鈉電池向極端環(huán)境應用拓展，電解液技術正朝三個方向演進：

寬溫域電解液：開發(fā)適用于-40℃至80℃的電解液體系，通過離子液體添加劑降低熔點、提升沸點。

智能響應材料：研發(fā)溫度敏感型聚合物添加劑，在高溫下自動增強界面層穩(wěn)定性，阻斷副反應發(fā)生。

AI輔助設計：利用機器學習模型預測添加劑分子結構與電解液性能的關系，加速新型添加劑的篩選和優(yōu)化。

從實驗室分子工程到百兆瓦時級儲能應用，電解液配方的升級正在重塑鈉電池的產(chǎn)業(yè)格局。當NaDFBOP添加劑在電解液中的濃度從5%逐步提升至10%，當溶劑體系從單一碳酸酯向混合溶劑演進，鈉電池的高溫穩(wěn)定性正突破傳統(tǒng)極限。這場由分子級創(chuàng)新引發(fā)的產(chǎn)業(yè)變革，不僅為鈉電池打開了高溫儲能市場的大門，更為全球能源轉(zhuǎn)型提供了更安全、更經(jīng)濟的解決方案。