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編號(hào)：

名稱(chēng)： 高性能高壓介電儲(chǔ)能電容器陶瓷材料與器件

領(lǐng)域： 能源環(huán)保

成果形式：

投資額： 萬(wàn)

案例數(shù)： 2-5家

技術(shù)階段： 小批量階段

合作方式： 技術(shù)許可,其他

高性能高壓脈沖儲(chǔ)能動(dòng)力電容器要求器件材料具有高的電荷儲(chǔ)存能力同時(shí)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(chǔ)存、釋放、轉(zhuǎn)換和感知密切相關(guān)。本課題組針對(duì)高性能高壓脈沖儲(chǔ)能動(dòng)力電容器對(duì)材料的要求，開(kāi)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(kāi)發(fā)，并取得了重要進(jìn)展。

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

主要技術(shù)指標(biāo)：

介電常數(shù)：>100000；擊穿強(qiáng)度：>10kV/mm；損 耗：<1%；儲(chǔ)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(dá)到目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的先進(jìn)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(yīng)用于高性能高壓脈沖儲(chǔ)能動(dòng)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(chǔ)能動(dòng)力電容器陶瓷材料的粉體合成及陶瓷制備技術(shù)。

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

主要技術(shù)指標(biāo):介電常數(shù)：>100000；擊穿強(qiáng)度：>10kV/mm；損 耗：<1%；儲(chǔ)能密度：>2J/cm³。

應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)需求分析:

高性能高壓脈沖儲(chǔ)能動(dòng)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(diǎn)：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(shí)間短。它也具有電池的優(yōu)點(diǎn)：幾乎不存在電子導(dǎo)電，漏電流極小；充放電效率理論上接近100%，充電電壓可嚴(yán)格保持?jǐn)?shù)百小時(shí)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(chǔ)能密度動(dòng)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(dòng)力電容器的這些顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在節(jié)能環(huán)保日益成為主題的今天，它的應(yīng)用越來(lái)越引起世界各國(guó)的重視。因此可和大、中、小型發(fā)電機(jī)、蓄電池或其他供電設(shè)備結(jié)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(guān)領(lǐng)域。

近年來(lái)，對(duì)于能夠瞬間釋放巨大能量的動(dòng)力電容的需求顯著增長(zhǎng)，這種電容在軍事和商業(yè)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)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(dòng)力電容器作為一種新型儲(chǔ)能裝置，由于能夠長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)大量的電能，因而表現(xiàn)得更像是電池而不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容，可看作是一個(gè)可充電電池，它能存儲(chǔ)與其容量成正比的電荷，并在要求放電時(shí)釋放電荷。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，動(dòng)力電容器儲(chǔ)存電荷的能力強(qiáng)，并具有充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、安全性高等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)讓動(dòng)力電容器與氫動(dòng)力汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展密切相關(guān)。動(dòng)力電容與燃料電池、鋰離子電池等能量供給器件相結(jié)合，能夠滿(mǎn)足車(chē)輛啟動(dòng)、爬坡等條件下的瞬時(shí)高功率需求，又可延長(zhǎng)電池的循環(huán)使用壽命，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具有高比能量的動(dòng)力電容器與電池組成的復(fù)合電源系統(tǒng)還可以有效延長(zhǎng)電池壽命，改善電池的脈沖放電特性；在新型替代能源的儲(chǔ)能系統(tǒng)中動(dòng)力電容是該系統(tǒng)的核心部件。

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