西安交大合成制出储能密度最大值耐高温柔性环氧薄膜

记者9日从西安交通大学获悉，该校电力设备电气绝缘国家重点实验室成永红教授课题组通过研究环氧树脂分子结构特征、宏观电场下极化机制及高温储能性能三者的影响作用机制，创新的设计了非对称聚醚胺-脂环胺分子链结构，合成制出目前储能密度最大值耐高温柔性环氧薄膜，其相关研究成果以《非对称脂环胺-聚醚胺分子链结构提高高温聚合物薄膜电容的储能密度》为题，近日在国际化学工程领域顶级期刊《化学工程》在线发表。


有机薄膜电容因其超快的充放电速度、极高的功率密度、高工作电压、低损耗等特点，成为重要的功率型储能器件，在智能配网储能、直流输电、新能源汽车交直流变换等领域发挥了重要的作用。随着功率型电力电子设备运行负荷的不断增加以及小型化集成化的发展趋势，薄膜电容的运行温度将不断升高。开发高储能密度、高储能效率、高运行温度的有机薄膜电容对于进一步提高电网的稳定性和可靠性具有重要意义。围绕上述需求，国内外学者开展了大量的研究，尽管在性能方面取得了重要突破，不过受制于成本、加工性和稳定可靠性等因素，开发的高性能薄膜电容材料往往难以实现工业化应用。

西安交大成永红教授课题组针对这一领域的现状，从最常见的易加工、低成本的电介质材料-环氧树脂出发，通过研究环氧树脂分子结构特征、宏观电场下极化机制及高温储能性能三者的影响作用机制，创新的设计了非对称聚醚胺-脂环胺分子链结构，并基于目前工业应用最广泛的双酚A型环氧树脂。该薄膜不仅成本低廉、耐热性能和机械性能优异，同时具备优异的储能性能。环氧薄膜在工作场强550 MV/m、储能效率90%下的储能密度达到了9.12 J/cm3，是目前已知纯聚合物薄膜在相同电场和储能效率下的储能密度最大值。经过充放电循环测试，证明该材料不仅能够在120℃下长期稳定运行，还具备优异的击穿自愈性能，确保其在工业应用中的稳定性和可靠性。