不同滥用条件下钠离子电池热失控特性试验研究

作者：吴静云1 郭鹏宇2 黄铮1

单位：1. 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院；2. 国网江苏省电力有限公司

引用本文：吴静云, 郭鹏宇, 黄铮. 不同滥用条件下钠离子电池热失控特性试验研究[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(10): 3942-3954.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0349

本文亮点：1.本文系统研究了大容量钠离子电池在不同滥用条件下的热失控行为及机理。通过加热板加热和持续充电两种方式分别诱发热失控，同时监测电池的温度分布、电压变化和膨胀力演变。试验结果表明，不同滥用条件下钠离子电池热失控过程及特性存在显著差异。 2.研究揭示了不同滥用工况下钠离子电池热失控的触发机理与演变过程，为钠离子电池安全设计优化、热失控预警系统构建及相关防护措施制定提供了重要的实验依据与理论支持。

摘 要 本工作系统研究了大容量钠离子电池在不同滥用条件下的热失控行为及机理。采用标称容量为185 Ah的商用方形钠离子电池为研究对象，通过加热板加热和持续充电两种方式分别诱发热失控，同时监测电池的温度分布、电压变化和膨胀力演变。试验结果表明，不同滥用条件下钠离子电池热失控过程及特性存在显著差异：①加热诱发热失控表现为局部过热触发、热量由外向内扩散的特点，温度呈现不均匀分布，电池在268.61 ℃时安全阀提前开启，最高膨胀力达1213 kPa，热失控过程相对平缓，持续约820 s；②过充诱发热失控呈现电化学不稳定性累积特征，电压从3.85 V上升至4.89 V峰值后骤降，膨胀力逐渐增至2402 kPa后安全阀才开启，导致热失控更为剧烈，伴随明火，整个过程持续约6996 s，是加热热失控持续时间的8.5倍；③在温度特性方面，加热热失控最高温度可超600 ℃且分布不均，而过充热失控温度峰值超过500 ℃且变化更具突发性；④失控后物理形态上，加热条件下电池安全阀相对完整但热面出现开裂，过充条件下安全阀处严重损坏；⑤热失控开启时间对比显示，加热工况下电池仅需597 s即开始进入热失控阶段，而过充工况下电池需经过3400 s的累积才触发热失控过程，表明不同滥用条件下热失控的起始机制存在本质差异。研究结果不仅揭示了钠离子电池热失控的触发机理与演变过程，对于理解大容量钠离子电池安全特性、优化电池管理系统以及制定热失控预警策略具有重要意义。

关键词 钠离子电池；热失控行为；热滥用；电滥用

随着全球能源结构转型与可再生能源应用的迅速拓展，大规模储能技术已成为能源领域的核心研究方向。钠离子电池凭借其资源丰富性、经济性以及优异的电化学性能，被公认为锂离子电池的重要替代技术，尤其在大规模储能应用中展现出显著优势。然而，随着钠离子电池容量不断提升及商业化进程加速，其安全性问题日益突出，特别是滥用条件下的热失控风险，已成为制约其规模化应用的关键障碍之一。热失控(thermal runaway, TR)是指电池在外部刺激或内部故障条件下，内部产热速率超过散热速率，导致温度急剧攀升并引发一系列不可逆化学反应的危险状态。相较于锂离子电池，钠离子电池热失控机理研究尚处于初期阶段，尤其是对大容量商用钠离子电池在多种滥用条件下的热失控行为缺乏系统性的实验研究与比较分析。

目前对钠离子电池安全性的研究主要关注其热行为特性。Li等探究了钠离子电池中带电层状氧化物正极的热分解机制，发现锂掺杂通过抑制过渡金属离子溶出和减少氧气释放，有效提升了热稳定性。他们建立的动力学三要素模型为开发更安全的电池材料提供了理论基础。Rui等通过球形压痕测试结合多物理场计算模型，研究了钠离子电池在机械滥用条件下的安全性能与失效机制。研究表明，与锂离子电池相比，钠离子电池呈现出较缓慢的内短路触发过程和显著较低的内短路温度，证实其在机械负载下具有更高的安全边际。Li等系统比较了钠离子电池与锂离子电池在不同加热功率下的热失控行为，发现随着加热功率增加，钠离子电池的热危害显著增加而气体产生危害减少。钠离子电池的整体热失控危害程度介于NCM523和LFP电池之间，且不会自发燃烧，凸显了钠基能源存储系统的研究价值。Li等考察了不同荷电状态下大型棱柱形钠离子电池的热失控行为，发现较高的荷电状态会导致更严重的热危害，其中氢气在排出气体中的比例高达42%。研究人员还观察到一种自熄灭现象，即热失控过程中产生的强烈气体能有效分散热量并将可燃气体与氧气和火花隔离。Teng等研究了钠离子电池(SIBs)从材料到电池级别的热稳定性和安全特性，揭示了固体电解质界面(SEI)分解在100 ℃以下就开始发生，正极材料(Na_xNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂)与电解液之间的反应构成了热滥用过程中的主要放热事件，且热量产生与气体生成行为不一定相关。Mei等对锂离子电池和钠离子电池的热安全性进行了全面比较，通过加速量热仪测试发现磷酸铁锂(LFP)电池展现出最低的热失控风险和严重程度，钠离子电池的热稳定性与LFP相当，但具有最低的安全排气温度和最长的排气到热失控的时间间隔，有利于及早预警。总体而言，LFP电池的热危害最低，其次是钠离子电池，再次是三元材料(NCM523)电池。然而，这些研究大多局限于单一滥用条件下的表现，难以全面反映实际应用中大容量钠离子电池的热失控行为特征。不同滥用条件下，如过热和过充等情况下的热失控机理和表现形式存在显著差异，亟需进行系统性研究。在实际应用环境中，钠离子电池可能面临多种滥用条件，其中过热和过充是最为常见的两种情况。过热通常源于外部热源、短路或环境温度过高，而过充则主要由电池管理系统故障或充电控制失效引起。这两种滥用条件不仅在触发机制上存在差异，其诱发的热失控过程和表现形式也呈现出明显不同。目前关于大容量商用钠离子电池在这两种滥用条件下热失控行为的对比研究尚不充分，尤其缺乏对热失控过程中温度分布、电压变化和膨胀力演变等关键参数的系统监测与分析。

基于上述研究背景，本工作选取标称容量为185 Ah的商用方形钠离子电池作为研究对象，通过加热板加热和持续充电两种方式分别诱发热失控，实时监测并记录电池热失控过程中的温度分布、电压变化和膨胀力演变等关键参数。通过对不同滥用条件下热失控过程的对比分析，深入探究其触发机理、演变过程及特征差异，为钠离子电池安全设计、热失控预警系统构建及防护措施制定提供科学依据和技术支持。

1 试验方法

1.1电池样品

本研究选用标称容量为185 Ah的商用方形钠离子电池作为测试对象。该电池采用层状氧化物Na_xCu_yFe_zMn_aM_bO₂(其中，M包括Li、Ni、Mg、Zn、Co、Al、Zr和Ti中的至少一种，0.6

表1   电池样品的一些特定参数

1.2仪器和实验设计

本研究针对大容量钠离子电池开展了两组热失控(TR)试验。所有热失控试验均在专用试验平台上进行，该平台主要由电池放置平台、金属夹具及数据采集设备构成。实验过程中，电池样品通过钢制夹具牢固固定于放置平台上。为防止烟气积聚导致安全隐患，试验在空间开阔的集装箱内完成。实验采用多通道数据采集系统，通过无纸记录仪、TP700和THM设备以不同采样频率记录关键参数：温度(5 Hz)、电压(1 Hz)和压力(0.1 Hz)。同时，使用帧率为25 fps的高清摄像头对整个热失控过程进行实时记录。为诱导电池失效，分别采用两种方法：1号试验通过800 W加热板加热引发热失控；2号试验通过0.5C充电倍率的持续充电引发热失控。当电池表面温度上升速率高于1 ℃/s并持续10 s时，判定电池进入热失控状态，随即关闭加热板或充电仪并冷却电池。如图1(a)所示，在电池正反面(T1、T3)和侧面(T2、T4)的几何中心位置安装了直径1 mm的热电偶，图中同时标注了加热板的布置及热量传递方向。为监测电池的膨胀力变化，在电池后表面中心轴线上设置了压力传感器(P1)。实验采用双板构成的钢制夹具固定电池样品和应力传感器。为确保实验条件的一致性，所有测试电池单元均置于各自的试验平台上，环境温度维持在10 ℃。图1(b)、图1(c)和图2分别展示了1号试验和2号试验的实物布置情况。在热失控试验前，对测试电池进行性能测试以实现活化并校准容量参数。试验全程持续采集电压、温度、膨胀力变化以及高清图像数据，以确保对热失控过程的完整记录与分析。

图2   钠离子电池热滥用和电滥用特性试验平台和测试系统

2 试验结果与讨论

2.1钠离子电池加热热失控行为分析

加热热失控试验所测得的电压与温度变化趋势以及膨胀力与温度变化趋势如图3所示，其中T1～T4代表热电偶测得的温度数据，P1代表压力传感器测得的膨胀力数据(已减去初始膨胀力)。研究结果表明，加热引起的热失控过程中，温度呈现持续上升趋势，而电压则呈现先缓慢下降、然后突然骤降、在一定区间波动后再次骤降的特征。随着加热过程持续进行，电池样本出现明显的膨胀变形现象，最终导致安全阀打开并在侧面发生破裂。基于图3(a)和图3(b)所示的热失控参数演变特征，本研究将整个热失控过程划分为三个典型阶段进行分析。

第I阶段(0～597 s)表征电池在加热条件下的初始响应期，反映了电池从稳定状态过渡到微观变化的过程。此阶段电池电压呈现缓慢下降趋势，从3.599 V降至3.587 V。加热板在试验初期迅速升温，0～155 s内温度迅速上升至182.68 ℃，随后因热传递作用，升温速率逐渐放缓，并最终在597 s时达到268.61 ℃，此时加热板输出功率达到极限，且电池内部尚未发生明显自热反应。电池膨胀力在此阶段缓慢上升，表明内部气体逐渐累积导致压力增加。

第II阶段(598～689 s)是热失控的加速期，表征电池从稳定状态向失控状态转变的关键过程。图3的温度演变数据显示四个测温点出现显著差异：T1的温度上升速率明显高于其余测温点，这种不均匀温度分布表明电池内部已产生局部过热现象，可能归因于靠近加热板侧的电池内部发生局部分解及电解液氧化分解。相比第I阶段，此时电池安全阀打开，膨胀力呈现急剧上升后下降的特征，安全阀触发时膨胀力骤然上升至峰值1213 kPa。随后，由于气体迅速排放，压力大幅下降并趋于稳定。然而，高温环境导致传感器受损，试验后期膨胀力数据无法继续记录。在此阶段，电池电压呈现显著下降，从3.587 V骤降至3.239 V，源于内部局部热失控，导致电压持续波动62 s。这种现象主要由微短路引起，当局部热失控触发后，隔膜部分熔化形成电极接触点，释放热能加速隔膜损伤，同时电解液分解产生可燃气体增加内压。由于热失控区域与稳定区域共存，形成空间不均匀性，导致电流分布不均、内阻变化，最终表现为电压波动；若热失控扩展至整个电池，电压将持续快速下降直至完全失效。

第III阶段(689 s后)代表电池的完全热失控期，表征电池内部发生的剧烈化学和物理变化过程。T1的温度上升放缓，而T2的温度上升加速，表明电池未放置加热板的正面也已进入热失控阶段，温升速率超过1 ℃/s，整块电池完全进入热失控状态。安全阀的启动不仅反映了内部压力迅速增加，同时导致外部空气进入电池内部，进一步加剧化学反应，引发更强烈的自热现象，使得电池未放置加热板的正面温度在689～819 s间迅速升高，最高达到366.35 ℃。在819 s后，由于温度上升速率已满足热失控判定条件，试验停止加热板通电，同时电池内部高温气体的喷出导致温度逐渐下降，表明系统进入放热与缓解阶段。

本实验进行了两次重复性测试以验证结论的可靠性。实验结果表明，所获得的数据与曲线与图3呈现高度一致性，这进一步证实了测试方法的稳定性与可重现性。图4中的误差棒图量化了热失控关键参数的离散程度：时间维度上观察到约±5 s的标准偏差，这可归因于触发机制的微小延迟以及数据采集系统的响应时间；电压参数表现出±0.025 V的波动，这主要源于不同电池样本间内阻的固有差异，符合生产工艺的正常波动范围；温度参数方面记录到±10 ℃的测量不确定度，这与热电偶位置的微小变化及环境温度的波动相关；膨胀力方面测得±40 kPa的误差值，这反映了电池结构完整性及内部气体生成动力学的样本间差异。上述误差均在实验预期范围内，不影响对热失控行为特征及安全阈值的总体判断。

本试验结果清晰揭示了钠离子电池在加热诱导下的热失控演变机制。试验前期，电池电压与温度的缓慢变化表明在外部热源作用下，电池内部仍维持相对稳定的热平衡。然而，随着温度进一步上升，电池内部不可逆的热化学反应逐渐激活，并在安全阀开启后急剧加速，表现为电压快速衰减和温度骤然上升。在钠离子电池热失控过程中，真正引发热失控的主要原因是各种副反应，包括：电极材料与电解液在高温下的不良界面反应、钠金属枝晶生长引起的内部短路、固体电解质界面膜(SEI)的热分解与重构、过充/过放导致的电极材料结构不稳定性、电解液中添加剂的氧化还原分解、金属杂质催化的电解液降解以及过渡金属溶出引发的电化学连锁反应。这些副反应会导致电解液分解、可燃气体释放及电极材料结构坍塌，最终共同作用引发剧烈的热失控现象。此外，膨胀力的变化不仅揭示了内部压力的演化特征，也间接反映了电池内部气体生成与释放的动力学过程。在安全阀开启之前，膨胀力持续增加对应气体缓慢累积；而安全阀开启后压力骤然上升与随后急剧下降，则体现了高温气体瞬时排放的影响。

2.2钠离子电池过充热失控行为分析

充电过充期间电池单元的电压与温度变化趋势如图5所示，其中T1～T3表示热电偶测得的温度数据，P1代表压力传感器测量的膨胀力数据(已扣除初始膨胀力)。实验结果表明，在过充电过程中呈现电压和温度持续上升的趋势，直至热失控发生时开始降低。随着过充过程的进行，电池样本出现显著的膨胀变形现象，最终导致电池结构破裂并伴随剧烈燃烧。基于图5(a)和图5(b)所示的电压和压力演变特征，本研究将整个热失控过程划分为三个典型阶段。

第I阶段(0～3400 s)表征了电池从稳定状态过渡到微观变化的过程。如图5所示，四个测温点的温度曲线呈现高度一致性，并展现出极其缓慢的上升趋势，温度从初始的15 ℃以较低的温升速率增加至约25 ℃。这种温度的微小变化表明电池内部仍保持着相对稳定状态。电压曲线在此阶段表现出明显的双重特征：前期由于阳极钠离子浓度相对较低，呈现较快的上升速率；后期随着阳极钠离子浓度趋于饱和，充电速率显著降低。这种电压变化特征反映了充电过程中电极材料的电位演变及电解液中离子的迁移动力学过程。从微观机理角度分析，该阶段钠离子仍能在正负极材料中进行有序的嵌入-脱出过程，电极/电解液界面的副反应程度维持在较低水平，电化学反应基本保持可控状态。

第II阶段(3400～5040 s)是热失控的加速期，代表了电池从稳定状态向失控状态转变的关键过程。图5的温度演变数据显示四个测温点虽未出现显著差异，但均呈现出加速的温升趋势。同时，如图5(b)所示，电池外部膨胀力较第I阶段快速上升，最终达到2402 kPa的平台值，伴随电池体积显著膨胀，外壳变形明显可见。电压在此阶段持续上升直至达到约4.89 V的峰值，超出该钠离子电池标准充电截止电压(3.85 V)约1.27倍。如此高的过充电压表明电极材料已处于深度过充状态，正极材料可能发生了不可逆的相变，导致晶格结构坍塌和氧气析出。从动力学角度分析，此阶段电池内部各类副反应速率显著提升，这些放热反应进一步加剧温度升高，形成典型的正反馈效应。电化学阻抗可能在此阶段发生显著变化，表明电极/电解液界面的稳定性已受到破坏。该阶段是热失控演变过程中的决定性时期，不仅揭示了钠离子电池热失控的触发机理，同时为构建热失控预警模型提供了关键的实验依据。

第III阶段(5040～7000 s)代表电池的完全热失控期，表征了电池内部发生的剧烈化学和物理变化过程。图5的温度数据显示，T1、T2和T4测温点数据继续呈现急剧上升趋势，温度在1710 s内从47 ℃快速攀升至接近87 ℃，而T3温度却反常地出现了下降趋势。这种不均匀的温度分布表明电池内部已产生局部过热现象，可能归因于正极材料的局部分解及电解液的氧化分解。随后在6972 s时，电池安全阀开启，伴随火焰与烟气的同时释放，温度继续急剧攀升。由图5中的局部图可以看到在四个测温点位置，观察到显著的温度波动和超过500 ℃的温度峰值，这种剧烈的温度波动特征表明电池内部正在发生强烈的放热分解反应，膨胀力由于高温导致压力探测薄片被烧毁此段没有数据被记录，为避免火焰与可燃气体发生爆燃现象在6996 s时对电池进行喷水降温灭火。电池内部强烈的放热分解反应可能包括：伴随大量氧气释放的正极材料热分解、电解液的剧烈氧化分解、隔膜的熔融与结构破坏，以及负极材料与电解液之间的强烈化学反应等。电压在此阶段呈现显著的崩塌特征，从最高点约4.89 V经过1620 s缓慢降至4.56 V，在安全阀打开前出现微弱的上升现象(从4.56 V升至4.6 V)，随后在安全阀开启喷出火焰的瞬间急剧下降至约0 V。这种电压崩塌现象表明电池内部的电化学体系已遭受不可逆的破坏，电极材料可能已丧失其原有的层状结构和电化学活性。

本实验进行了两次重复性测试以验证结论的可靠性与稳定性。实验结果表明，所获取的数据与曲线与图5呈现高度一致性，证实了测试方法具有良好的重现性及实验设计的合理性。图6呈现的过充热失控关键参数误差棒图量化了测量参数的统计分布：时间维度上观察到约±50 s的标准偏差，这主要反映了电池过充过程中内部电化学反应速率的固有随机性以及不同电池样品间材料特性的微小差异；电压参数表现出±0.04 V的波动范围，该偏差主要源于电池样品间内阻的差异性，符合生产批次的正常波动范围；温度参数方面记录到±12 ℃的测量不确定度，这与热电偶探测位置的微小变化、环境温度波动以及热传导效率的样品差异有关；膨胀力测量值呈现±50 kPa的标准偏差，这归因于电池结构完整性、电解液分解气体生成速率及内部压力分布的样品间差异。上述误差均在实验预设的可接受范围内，不影响对过充热失控机理及安全临界值的总体判断，且为后续研究提供了重要的参数波动基准。

2.3不同滥用情况下电池热失控行为分析

本研究针对两种不同滥用情况下钠离子电池的温度、电压和膨胀力参数进行了系统检测与比较。如图7所示，加热和过充两种滥用条件下钠离子电池的热失控行为在电压、膨胀力和温度三个参数方面表现出显著差异。首先，从时间尺度来看，加热诱发的热失控过程明显短于过充诱发的热失控过程。

从图7(a)和图7(b)所示的温度特性对比可见，加热诱发热失控时，温度变化经历了“局部过热—全局传导—剧烈放热”的典型演变过程。当温度达到150 ℃后，靠近加热源的局部区域温度迅速攀升，而远离加热源一侧的温度表现出明显滞后现象，直至热失控完全发生(220～250 ℃)后，整个电池温度才趋于一致，最高温度可达600 ℃以上。相比之下，在过充条件下，温度变化初期较为缓慢，即使电压升至极限值时，温度仍仅在40～80℃区间波动，但一旦电压崩塌并引发热失控，温度将在短时间内急剧升高至超过200 ℃，并伴随剧烈燃烧甚至明火现象。从时间动力学角度分析，加热触发的热失控温度上升相对缓和，且表现为受热区域先升温后向周围扩展的特征；而过充触发的热失控温度变化更具突发性，能在极短时间内迅速达到临界值。

从图7(c)所示的膨胀力演变特性来看，在加热条件下，膨胀力变化相对平稳，初期增长较为缓慢，主要源于电池内部气体的缓慢释放和电解液的挥发过程。当温度达到250 ℃以上时，膨胀力出现急剧增长趋势，并在安全阀开启后迅速下降，表明内部气体在短时间内发生了大量释放。而在过充条件下，膨胀力增长相对较早且更为持续，电池在电压超过4.25 V时已显现明显的膨胀趋势，并在4.86 V后达到峰值，这反映了内部副反应释放的气体量更大。值得注意的是，安全阀在过充过程中开启的时间相对较晚，通常发生在热失控前的瞬间，导致膨胀力持续上升至极限值才骤然下降。综合对比可见，加热诱导的膨胀力增长具有明显的滞后性和爆发性特征，而过充诱导的膨胀力增长发生较早且呈现更为渐进的变化趋势。

从图7(d)所示的电压变化特性来看，在加热诱发热失控过程中，电池电压整体呈现缓慢下降趋势，在温度达到约250 ℃后开始出现波动，并在热失控爆发时迅速降至接近0 V。这一现象表明加热主要通过局部过热触发内部材料的分解和副反应，进而导致电压非线性下降。而在过充诱发热失控过程中，电压随充电过程持续升高，超过额定截止电压(3.85 V)后仍继续攀升，并在4.89 V区间达到峰值，随后开始下降。此时，电极材料已发生不可逆结构变化，并在内部完全热失控时触发剧烈副反应，导致电压瞬间崩塌至0 V。相比而言，加热诱导的电压变化表现出相对平稳的特性，而过充导致的电压变化更具突发性，呈现出长期积累后的骤变特征。

如图8所示，对比加热与过充两种条件下钠离子电池热失控的关键参数可见，过充条件下电池表现出明显更高的最大膨胀力(2402 kPa vs. 1213 kPa)和更长的热失控持续时间(6996 s vs. 819 s)。同时，安全阀开启时机也存在显著差异，加热条件下电池在温度达到268.61 ℃时安全阀即开启，而过充条件下直至膨胀力达到极限值才触发安全阀开启。这些定量数据进一步印证了不同滥用条件下热失控行为的本质差异，为针对性防护措施的制定提供了重要依据。

图8   加热与过充工况下钠离子电池热失控关键参数定量对比

图9展示了不同滥用条件下钠离子电池热失控行为的对比分析，结果表明过充导致的热失控往往因安全阀未能提前开启泄压，导致整个热失控过程时间延长；而加热热失控通常会促使安全阀提前开启，从而排出内部可燃气体，使整个热失控过程相对缩短，且反应强度弱于过充条件下的情况。图10所示的热失控后电池形貌对比进一步证实，试验1(加热条件)由于安全阀提前开启泄压，电池安全阀处未出现明显破损，但夹具的使用导致电池热面出现开裂现象；而试验2(过充条件)的电池由于热失控时火焰与气体同时从电池最薄弱的安全阀处喷出，最终导致整个安全阀区域遭受严重损坏。

图9   不同滥用条件下钠离子电池热失控行为的比较分析

图10   热失控后电池外观形态分析

综上所述，加热诱发的热失控表现出局部过热触发、热量扩散主导以及温度先局部后整体升高的典型特征，而过充诱发的热失控则呈现出电化学不稳定性积累、气体持续释放以及短时间内剧烈爆发的特征模式。这些差异性结果为钠离子电池安全设计和热失控防控策略的制定提供了重要的实验依据。

3 结论

本研究系统性地比较分析了标称容量为185 Ah的大容量钠离子电池在加热和过充两种不同滥用条件下的热失控行为特性。实验结果表明：

（1）加热与过充条件下热失控的触发机理与演变过程存在显著差异。加热诱导的热失控呈现局部过热触发、温度梯度扩散传导的特征，当温度达到临界值250 ℃时安全阀提前启动，有效释放内部压力，使最大膨胀压力控制在1213 kPa；而过充引发的热失控则表现为累积性电化学不稳定状态，伴随持续性气体释放，电池电压从标称值3.85 V攀升至峰值4.89 V后才急剧下降，导致安全阀相对延迟开启，内部气体大量累积，最大膨胀压力高达2402 kPa，几乎是加热条件下的两倍。

（2）热失控的时空演化特性与危害程度评估：加热诱导的热失控过程相对短暂(约820 s)，温度分布呈现显著的空间不均匀性，局部温度可达600 ℃以上；而过充引发的热失控持续时间显著延长(约7000 s，是加热条件下的8.5倍)，温度峰值可超过600 ℃，且表现出更为突发性的温度变化特征和更大范围的热扩散，这种长时间高温与高压力的耦合作用对电池整体结构造成的破坏更为严重，安全风险等级更高。

（3）失效模式分析表明：加热条件下电池安全阀区域保持相对完整性，主要破坏集中于热面区域；而过充条件下安全阀区域遭受严重破坏，这进一步证实了不同滥用条件下热失控的扩展路径与释能方式存在本质差异，对钠离子电池安全设计提出了差异化优化要求。

本研究揭示了大容量钠离子电池在不同滥用条件下热失控行为的关键特征与内在机制，为钠离子电池安全设计分层优化、热失控预警系统精准构建及不同场景下防护措施定制化制定提供了重要的实验依据与理论支持。研究结果表明，针对不同的滥用风险，应采取差异化的安全策略，特别是对过充条件下更为严重的热失控风险，需设计更为高效的气体释放机制与压力缓解途径。

第一作者：吴静云（1989—），女，高级工程师，主要从事电力储能安全防护技术研究。

通讯作者：郭鹏宇，正高级工程师，主要从事电力设备消防技术研究。