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西安交大合成制出儲能密度最大值耐高溫柔性環(huán)
從西安交通大學(xué)獲悉，該校電力設備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗室成永紅教授課題組通過(guò)研究環(huán)氧樹(shù)脂分子結構特征、宏觀(guān)電場(chǎng)下極化機制及高溫儲能性能三者的影響作用機制，創(chuàng )新的設計了非對稱(chēng)聚醚胺-脂環(huán)胺分子鏈結構，合成制出目前儲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(chēng)脂環(huán)胺-聚醚胺分子鏈結構提高高溫聚合物薄膜電容的儲能密度》為題，近日在國際化學(xué)工程領(lǐng)域頂級期刊《化學(xué)工程》在線(xiàn)發(fā)表。
有機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能器件，在智能配網(wǎng)儲能、直流輸電、新能源汽車(chē)交直流變換等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。隨著(zhù)功率型電力電子設備運行負荷的不斷增加以及小型化集成化的發(fā)展趨勢，薄膜電容的運行溫度將不斷升高。開(kāi)發(fā)高儲能密度、高儲能效率、高運行溫度的有機薄膜電容對于進(jìn)一步提高電網(wǎng)的穩定性和可靠性具有重要意義。圍繞上述需求，國內外學(xué)者開(kāi)展了大量的研究，盡管在性能方面取得了重要突破，不過(guò)受制于成本、加工性和穩定可靠性等因素，開(kāi)發(fā)的高性能薄膜電容材料往往難以實(shí)現工業(yè)化應用。
西安交大成永紅教授課題組針對這一領(lǐng)域的現狀，從最常見(jiàn)的易加工、低成本的電介質(zhì)材料-環(huán)氧樹(shù)脂出發(fā)，通過(guò)研究環(huán)氧樹(shù)脂分子結構特征、宏觀(guān)電場(chǎng)下極化機制及高溫儲能性能三者的影響作用機制，創(chuàng )新的設計了非對稱(chēng)聚醚胺-脂環(huán)胺分子鏈結構，并基于目前工業(yè)應用最廣泛的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。該薄膜不僅成本低廉、耐熱性能和機械性能優(yōu)異，同時(shí)具備優(yōu)異的儲能性能。環(huán)氧薄膜在工作場(chǎng)強550 MV/m、儲能效率90%下的儲能密度達到了9.12 J/cm，是目前已知純聚合物薄膜在相同電場(chǎng)和儲能效率下的儲能密度最大值。經(jīng)過(guò)充放電循環(huán)測試，證明該材料不僅能夠在120℃下長(cháng)期穩定運行，還具備優(yōu)異的擊穿自愈性能，確保其在工業(yè)應用中的穩定性和可靠性。
