上海交大团队攻克钠离子电池多功能电解质关键技术

钱伯章 2026-03-31

上海交大绍兴研究院团队研发钠离子电池多功能电解质关键技术，构建“阻燃-宽温域-成膜”协同创新体系，实现-50℃至55℃稳定循环，并首创液-液连续法、微通道反应器等绿色合成新工艺，建成多条万吨级电解液产线。团队还前瞻布局3D网络聚合物固态电解质，攻克离子电导率与界面稳定性难题，为高安全、高能量密度电池发展提供核心材料方案。

全球能源向更加清洁、安全、经济发展，储能技术是实现“双碳”目标、推动能源结构转型的关键技术。当前，锂电池储能等化学储能技术体系日趋成熟，新型电化学储能已成为化工、材料、能源等领域的研究热点。

对此，上海交通大学绍兴新能源与分子工程研究院团队开展了钠离子电池多功能电解质及其应用关键技术研究，构建了“钠离子电池功能电解质设计—钠盐及添加剂合成—电解质工程应用”技术链。该技术荣获2025年度中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。

碳酸锂作为锂电池储能技术的常用原材料，对外依赖度高且价格波动较为明显。于是，团队开始寻找可替代材料，并将目光聚焦于钠。他们发现钠离子电池可适应宽温域条件，具有倍率性能优、深放电可逆性好、原材料成本低等优势，并且可覆盖微型电动车、启停电源等多种应用场景。

在产业化推进过程中，团队发现钠离子电池存在易燃、低温性能衰减、高温产气三大问题。为推动钠离子电池产业发展，团队设计了新型钠离子电池电解液添加剂/溶剂体系，构建了“阻燃基团—溶剂化结构调控—界面膜工程”协同创新体系。

具体而言，团队引入氟代阻燃溶剂并调控钠盐分解路径，如同给电解液“穿上防火衣”，提升其闪点和热失控温度；构建弱溶剂化电解液体系，实现-50℃至55℃宽温域稳定循环，解决了北方冬季续航难题。此外，团队开发了动态配位添加剂，在电极表面形成高效“保护膜”，大幅延长电池寿命。这套方案为钠离子电池在全天候场景应用提供了关键材料解决方案。

传统电解质合成存在副反应多、纯度低、环保压力大等问题。我们构建了钠盐及添加剂绿色高效制造矩阵，实现了高纯度钠盐及添加剂的工业级制备，产品纯度达99.99%。团队研发的六氟磷酸钠新工艺，颠覆了间歇式气—液—固反应，首创液—液两相一步法连续合成工艺，实现五氯化磷原位转化，提升生产效率30%，减少有害氟化氢持液量40%，使产品收率高达97.6%。

该团队研发的氟苯绿色合成工艺，采用亚硝酰硫酸替代亚硝酸钠，以微通道反应器替代釜式反应器，实现全连续流生产，提升生产效率20%，大幅提高过程安全性，减少副产物排放。此外，团队研发的二氟磷酸钠创新合成技术，改善了电池内阻和循环性能。

立足产业需求，团队开发出适配不同正极的钠离子电池电解液，已建成万吨级钠离子电池多功能电解液产线3条，年产5000吨电池级六氟磷酸钠和年产5000吨氟苯产线各1条，相关产品在比亚迪等40多家企业应用。

基于已有研究，团队尝试布局固态钠离子电解质产业。该团队聚焦安全型、固态化、聚合物电解质，推动钠离子电池向固态电解质升级。

团队前瞻布局下一代技术，首创3D网络结构含硼聚合物电解质，其结构像一张立体高速公路网，为钠离子提供连续、高通量传输通道，解决了传统电解质中离子传输不连续、动力学迟滞的问题，攻克了离子电导率与界面稳定性难以兼得的难题，使电池既能快速充放电，又能在高电压下保持结构稳定。

此外，该团队还构建了钠离子电池状态预测模型，重构电池智能管家设计理论模型，实现电池荷电状态、健康状态与剩余寿命的精准预测。

未来规划，团队将发展全固态钠离子电池，利用3D网络结构含硼聚合物电解质彻底去除液态成分，从根源上提升安全性，满足高安全场景需求。同时，团队将结合集流体和聚合物电解质研究基础，挑战无负极设计，最大限度提升能量密度，为未来长续航电动汽车和新型储能提供更优方案。

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