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編號：

名稱： 高性能高壓介電儲能電容器陶瓷材料與器件

領域： 能源環(huán)保

成果形式：

投資額： 萬

案例數(shù)： 2-5家

技術階段： 小批量階段

合作方式： 技術許可,其他

高性能高壓脈沖儲能動力電容器要求器件材料具有高的電荷儲存能力同時具有高的電壓耐受能力。介電功能材料以其高介電常數(shù)、高耐壓水平、高絕緣特性的本質(zhì)與能量的儲存、釋放、轉換和感知密切相關。本課題組針對高性能高壓脈沖儲能動力電容器對材料的要求，開展了高介電常數(shù)、高耐壓水平、高電阻率介電功能材料的開發(fā)，并取得了重要進展。

1．獲得了一種同時具有高介電常數(shù)、高絕緣場強、低介電損耗的介電功能陶瓷材料。主要性能指標如下：

主要技術指標：

介電常數(shù)：>100000；擊穿強度：>10kV/mm；損 耗：<1%；儲能密度：>1J/cm³。

材料在高介電常數(shù)和低介電損耗方面的綜合性能達到目前國內(nèi)外文獻報道的先進水平。該材料所表現(xiàn)出的巨介電常數(shù)、高耐壓水平及高電阻率特征使之成為應用于高性能高壓脈沖儲能動力電容器制作的極佳備選材料。

2．獲得了高性能高壓脈沖儲能動力電容器陶瓷材料的粉體合成及陶瓷制備技術。

所取得的研究進展為高性能高壓脈沖儲能動力電容器的研制開發(fā)奠定了重要的技術基礎，提供了有力的材料支撐。

主要技術指標:介電常數(shù)：>100000；擊穿強度：>10kV/mm；損 耗：<1%；儲能密度：>2J/cm³。

應用領域及市場需求分析:

高性能高壓脈沖儲能動力電容器是介于電容與電池間的新型器件，它具有電容器的優(yōu)點：適于極大電流瞬間放電的工作狀態(tài)；不易產(chǎn)生發(fā)熱著火等現(xiàn)象、不易損；充電時間短。它也具有電池的優(yōu)點：幾乎不存在電子導電，漏電流極小；充放電效率理論上接近100%，充電電壓可嚴格保持數(shù)百小時以上。因此既有電池的能量貯存特性，又有電容器的功率特性，是一種理想的大功率物理二次電源。高儲能密度動力電容器的比脈沖功率較蓄電池高近十倍，比容量比普通電容器高出百倍以上，。動力電容器的這些顯著的特點和優(yōu)勢，在節(jié)能環(huán)保日益成為主題的今天，它的應用越來越引起世界各國的重視。因此可和大、中、小型發(fā)電機、蓄電池或其他供電設備結合組成超大功率特種脈沖電源，用于科技、軍事、工業(yè)等相關領域。

近年來，對于能夠瞬間釋放巨大能量的動力電容的需求顯著增長，這種電容在軍事和商業(yè)領域均有廣泛的應用，它不僅需要具有高的能量密度、功率密度還需要具有高的比能量。動力電容器作為一種新型儲能裝置，由于能夠長時間存儲大量的電能，因而表現(xiàn)得更像是電池而不是一個標準電容，可看作是一個可充電電池，它能存儲與其容量成正比的電荷，并在要求放電時釋放電荷。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，動力電容器儲存電荷的能力強，并具有充放電速度快、效率高、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等特點。這些特點讓動力電容器與氫動力汽車、混合動力汽車和電動汽車的發(fā)展密切相關。動力電容與燃料電池、鋰離子電池等能量供給器件相結合，能夠滿足車輛啟動、爬坡等條件下的瞬時高功率需求，又可延長電池的循環(huán)使用壽命，實現(xiàn)電動車動力系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。在工業(yè)技術領域，具有高比能量的動力電容器與電池組成的復合電源系統(tǒng)還可以有效延長電池壽命，改善電池的脈沖放電特性；在新型替代能源的儲能系統(tǒng)中動力電容是該系統(tǒng)的核心部件。

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