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西安交大合成制出儲(chǔ)能密度最大值耐高溫柔性環(huán)
從西安交通大學(xué)獲悉，該校電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成永紅教授課題組通過研究環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)特征、宏觀電場下極化機(jī)制及高溫儲(chǔ)能性能三者的影響作用機(jī)制，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)了非對稱聚醚胺-脂環(huán)胺分子鏈結(jié)構(gòu)，合成制出目前儲(chǔ)能密度最大值耐高溫柔性環(huán)氧薄膜，其相關(guān)研究成果以《非對稱脂環(huán)胺-聚醚胺分子鏈結(jié)構(gòu)提高高溫聚合物薄膜電容的儲(chǔ)能密度》為題，近日在國際化學(xué)工程領(lǐng)域頂級(jí)期刊《化學(xué)工程》在線發(fā)表。
有機(jī)薄膜電容因其超快的充放電速度、極高的功率密度、高工作電壓、低損耗等特點(diǎn)，成為重要的功率型儲(chǔ)能器件，在智能配網(wǎng)儲(chǔ)能、直流輸電、新能源汽車交直流變換等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。隨著功率型電力電子設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷的不斷增加以及小型化集成化的發(fā)展趨勢，薄膜電容的運(yùn)行溫度將不斷升高。開發(fā)高儲(chǔ)能密度、高儲(chǔ)能效率、高運(yùn)行溫度的有機(jī)薄膜電容對于進(jìn)一步提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。圍繞上述需求，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究，盡管在性能方面取得了重要突破，不過受制于成本、加工性和穩(wěn)定可靠性等因素，開發(fā)的高性能薄膜電容材料往往難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
西安交大成永紅教授課題組針對這一領(lǐng)域的現(xiàn)狀，從最常見的易加工、低成本的電介質(zhì)材料-環(huán)氧樹脂出發(fā)，通過研究環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)特征、宏觀電場下極化機(jī)制及高溫儲(chǔ)能性能三者的影響作用機(jī)制，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)了非對稱聚醚胺-脂環(huán)胺分子鏈結(jié)構(gòu)，并基于目前工業(yè)應(yīng)用最廣泛的雙酚A型環(huán)氧樹脂。該薄膜不僅成本低廉、耐熱性能和機(jī)械性能優(yōu)異，同時(shí)具備優(yōu)異的儲(chǔ)能性能。環(huán)氧薄膜在工作場強(qiáng)550 MV/m、儲(chǔ)能效率90%下的儲(chǔ)能密度達(dá)到了9.12 J/cm，是目前已知純聚合物薄膜在相同電場和儲(chǔ)能效率下的儲(chǔ)能密度最大值。經(jīng)過充放電循環(huán)測試，證明該材料不僅能夠在120℃下長期穩(wěn)定運(yùn)行，還具備優(yōu)異的擊穿自愈性能，確保其在工業(yè)應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。
