氨基纳米氧化镁添加在PP/Pi薄膜，有效提升能量密度、抗高温击穿

时间：2024-09-18

聚合物薄膜电容器作为一种储能器件之一，具有易加工、成本低、充放电速度快、循环寿命长等优势，常用于脉冲功率场景中，例如新能源汽车、新能源消纳、航空航天等行业。然而，聚合物薄膜电容器高温性能劣化严重，难以满足实际工作的要求。

以商业电容器 BOPP为例，其储能密度仅为2～3Jcm‑3，同时可承受的温度也在85℃以下。此外，众多聚合物在100℃时的击穿强度相较于常温击穿强度都出现了成倍衰减。

高温在限制电介质击穿强度，降低电介质电容器储能密度的同时，还可能对聚合物的稳定性产生威胁，聚合物在高温下甚至可能出现裂解进而发生安全事故。

当前常用的应对方法是为聚合物电容器附加一套冷却系统，但冷却系统的引入无疑在增加投入成本的同时，增加了整个运行系统的质量和体积。因此，在利用聚合物薄膜电容器众多优势的同时，还需要进一步开发出高温高击穿场强、高储能性能的聚合物薄膜电容器，从材料自身层面解决问题。

利用九朋氨基化纳米氧化镁CY-Mg30、均苯四甲酸二酐和4,4'-二氨基二苯醚的聚合反应得到聚酰亚胺前驱体，前驱体经过升温促进热酰亚胺化，得到聚酰亚胺包覆的纳米氧化镁粒子。用聚丙烯掺杂聚酰亚胺包覆的纳米氧化镁粒子，得到聚酰亚胺包覆氧化镁/聚丙烯纳米复合电介质干料，聚酰亚胺包覆氧化镁纳米粒子与聚丙烯的质量比为（0.5~5）：100；将得到的聚酰亚胺包覆氧化镁/聚丙烯纳米复合电介质干料热压成膜，得到聚酰亚胺包覆氧化镁/聚丙烯纳米电介质薄膜。

（不同温度和不同掺杂浓度下MgO@PI/PP较大储能密度较纯PP的比值图；随温度的升高，MgO@PI/PP的储能密度提升明显，表明其高温储能性能优异。）

掺杂聚酰亚胺包覆纳米氧化镁CY-Mg30的聚丙烯复合材料，能够显著提升击穿场强。这是因为聚酰亚胺的介电常数位于氧化镁和聚丙烯之间，所以聚酰亚胺壳层可以起到减缓纳米氧化镁粒子与聚丙烯之间的电场畸变，减少泄漏电流从而提高高温下击穿性能和储能性能，克服纯聚丙烯高温下性能大幅劣化的弊端。

通过适当的参数调整，该方法同样可以制备出聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和环氧树脂等复合材料，因此纳米氧化镁CY-Mg30在纳米复合电介质制备技术领域具有广泛的应用前景。

浙江九朋新材料生产纳米氧化镁，纳米氧化锑，纳米氧化锡锑,纳米氧化铝，纳米氧化钛，纳米氧化锆，勃姆石，锂电池电解液增效添加剂。可以根据企业不同要求，合作开发新材料。

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