【編號】2024-17

【題名】高溫儲能電容器用全有機PVDF/PI復(fù)合薄膜制備及性能表征

【作者】馮啟琨，張涌新，王昕劼等

【機構(gòu)】清華大學(xué)電機系新型電力系統(tǒng)運行與控制全國重點實驗室

【刊名】電力電容器與無功補償（2024年01期）

【文摘】高溫介電聚合物在高溫靜電儲能薄膜電容器中有著廣闊的應(yīng)用。然而，目前常規(guī)的高溫聚合物電介質(zhì)介電常數(shù)與能量密度較低，這限制了其在高溫環(huán)境中的應(yīng)用。為進一步提高高溫電介質(zhì)材料在高溫下的介電及儲能特性，本研究以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)為填料，聚酰亞胺(polyimide，PI)為基體，采用原位聚合方法制備了全有機PVDF/PI復(fù)合電介質(zhì)薄膜。系統(tǒng)地研究了鐵電PVDF相含量對PI微觀結(jié)構(gòu)與形貌、介電性能、儲能特性、以及熱性能等影響。結(jié)果表明：PVDF填料在PI基體中具有良好的相容性和分散。PVDF的引入會使得PI基復(fù)合薄膜的擊穿強度出現(xiàn)一定程度的下降，但是可以明顯提高復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和放電能量密度。其中，PVDF添加質(zhì)量分數(shù)為 30 的復(fù)合薄膜在室溫和 250MV/m條件下放電能量密度達到1.89J/cm³，充放電效率為92.4%；而 100℃和 200MV/m條件下的放電能量密度達到1.13J/cm³，充放電效率為89.1%。此外，PVDF/PI復(fù)合薄膜在高溫和高電場的惡劣條件下具有良好的充放電循環(huán)性能以及熱穩(wěn)定性。該研究為改善聚合物基復(fù)合電介質(zhì)在高溫環(huán)境中的儲能特性提供了一種新的設(shè)計思路。