【编号】2024-17

【题名】高温储能电容器用全有机PVDF/PI复合薄膜制备及性能表征

【作者】冯启琨，张涌新，王昕劼等

【机构】清华大学电机系新型电力系统运行与控制全国重点实验室

【刊名】电力电容器与无功补偿（2024年01期）

【文摘】高温介电聚合物在高温静电储能薄膜电容器中有着广阔的应用。然而，目前常规的高温聚合物电介质介电常数与能量密度较低，这限制了其在高温环境中的应用。为进一步提高高温电介质材料在高温下的介电及储能特性，本研究以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)为填料，聚酰亚胺(polyimide，PI)为基体，采用原位聚合方法制备了全有机PVDF/PI复合电介质薄膜。系统地研究了铁电PVDF相含量对PI微观结构与形貌、介电性能、储能特性、以及热性能等影响。结果表明：PVDF填料在PI基体中具有良好的相容性和分散。PVDF的引入会使得PI基复合薄膜的击穿强度出现一定程度的下降，但是可以明显提高复合薄膜的介电常数和放电能量密度。其中，PVDF添加质量分数为 30 的复合薄膜在室温和 250MV/m条件下放电能量密度达到1.89J/cm³，充放电效率为92.4%；而 100℃和 200MV/m条件下的放电能量密度达到1.13J/cm³，充放电效率为89.1%。此外，PVDF/PI复合薄膜在高温和高电场的恶劣条件下具有良好的充放电循环性能以及热稳定性。该研究为改善聚合物基复合电介质在高温环境中的储能特性提供了一种新的设计思路。