一种可工程化应用的大容量高安全储能电介质薄膜
报告内容简介
电介质薄膜电容器具有工作电压高、功率密度高、损耗低、可自愈等特点，被广泛应用于电动汽车、高铁轨交、柔直电网、武器装备。一方面，新能源汽车、高速铁路的飞速发展，对器件高储能比、小体积、轻重量的需求不断提升，另一方面，高能武器装备驱动负载的脉冲电源功率一般在数百MW至数GW，可靠性和安全性是重中之重。然而目前广泛商用的电介质薄膜是双向拉伸聚丙烯（BOPP），因其介电常数低（~2.2），最高使用温度仅105℃，使得电容器的储能密度很难突破3.0 J/cm3，且在高频大功率使用时易热击穿导致失效。新型电介质材料有望突破BOPP的性能天花板，是各国目前的重大攻关方向。
本课题组在对聚合物基复合电介质薄膜多年的研究积累中提出了多尺度调控的思想，发现了通过拓扑结构调制破解介电常数与介电强度倒置关系的新机制，开发了一系列具有高介电常数（储能密度）、高温度稳定性的复合电介质材料。在本工作中重点突破了复合电介质薄膜连续生产的技术难题，采用全套自研设备，制成了一种耐高温（150℃）、高储能密度（5 J/cm3）的复合电介质薄膜，并可在500 MV/m的电场下实现十万次的充放电循环。在此基础上探索出了采用新型电介质薄膜制作电容器的工艺路线，成功试制出额定电压1100 V，容量220 μF的电容器样件，相比同容量的BOPP薄膜电容器体积能够缩小20%。
这种新型电介质薄膜有望率先于新能源汽车的直流支撑电容中得到应用验证，推动新能源汽车减重增效，服务我国“双碳”战略。后续将陆续在轨道交通、直流输电等场景中推广应用，目标市场百亿量级。同时还可应用于电磁弹射、战术激光武器、强约束核聚变点火等脉冲功率装置，助力我国国防事业。
报告人简介
胡澎浩，清华大学材料学院副研究员，在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., J. Am. Chem. Soc.等期刊上发表论文50余篇，他引3000余次。获授权发明专利 20余项。完成国家自然科学基金青年基金一项，作为骨干成员完成国家重点研发计划重点专项一项，“973”计划一项，参与JKW项目一项、教育部ZF联合基金一项，承担广东省基础与应用基础研究重点项目一项。本人一直从事聚合物基功能复合材料的研究，着眼能量存储、转换功能复合材料在新能源领域的应用。近年来在新型电介质薄膜的产业化方面开展了系统性工作，开发了多个拥有自主知识产权的复合电介质材料体系，并攻克了复合电介质薄膜连续化制备难题。