薄膜储能电容器复合介质材料

本项目根据间歇式新能源储存、高功率密度脉冲电容、混合动力汽车直流支 撑电容等领域对电介质储能复合材料的需求，针对铁电聚合物复合材料的技术瓶 颈，创新提出通过“微-宏”结构设计、表面/界面工程设计的学术思想，致力于 开发高性能新型电介质材料，突破了长期制约低成本工程化制备该类复合材料的 一系列重大技术难题，目前已在电介质界面势垒、构成聚合物比例与高场电导损 耗的关系、及二维材料界面工程增强电介质等领域发表多篇 SCI 学术论文以及授 权发明专利。 相比于商用双轴拉伸聚丙烯（BOPP）材料在正常工作环境下的超高充放电 效率~98%，铁电聚合物基复合材料的充放电效率低于 80%。导致铁电聚合物基 复合材料效率低的主要原因包括以下三个方面： ① 铁电聚合物本身的高电滞损耗（~10%）和电导损耗（~20%）导致其复 合材料的充放电效率会降低约 30%； ② 在复合材料高极化层中，随机分布的高填充量低维填料会引起界面相的 局部空间电荷积累，形成较高的电导损耗，导致充放电效率降低超过 20%，同时 也严重破坏聚合物基体的机械柔性和循环稳定性； ③ 在复合材料高击穿层中，二维纳米填料存在介电常数低（BNNS，~3-5； γ-Al2O3，~9-10）、难以量产以及制备工艺复杂（超声剥离、水热法）等问题。

关键技术： 1) 溶液法多层流延技术； 2) 增强微纳米填料分布技术； —- 18 2 -— 3) 多组分协同增强技术； 4) 高性能复合材料制造技术。 技术指标： 1) 储能密度： ≥20 J/cm3，比商用BOPP提高 900%； 2) 功率密度：0.05-0.2 MW/cm3，比商用 BOPP 提高 900%; 3) 充放电效率：≥90%（350℃）；循环稳定性：2万次以上。