位于韩国的UNIST团队已经成功地解决了行业中的一个难题, 这个难题是在温度高达200摄氏度的条件下, 薄膜电容器的效率会出现骤降的情况。他们研究的这种新型介电材料, 预测其可以使用长达60年, 这一数字是商用PEI薄膜寿命的12倍。这项成果将对电动车以及航天供电系统带来直接的好处。
01材料研发与发表背景
在11月9日, 韩国蔚山科学技术院把一份官方消息给宣布出来了。这份消息说的是, 化学系教授叫作金奉洙。他还有来自美国劳伦斯伯克利国家实验室的一个博士, 名字音译过来是李刘。这两个人一起带着一帮搞研究的人员。
他们组成了一个联合的研究团队。这个团队最后做出了一个新的东西。这个东西是一种薄膜电容器用的介电材料。这种材料有个特别厉害的地方。就是在温度高达200℃的时候。它也能保持住很好的储能性能。
相关研究成果已经在10月19日, 在线发表于国际顶级学术期刊, 《自然·通讯》, 论文系统地披露了该材料, 在极端高温充放电循环中, 的各项关键性能参数与失效机制。
02高温充放电效率对比
根据实测数据所展示的情况, 在温度设定为200摄氏度的条件下面对所施加的最高电场强度达到650每米MV的情况下, 这种新型介质材料依然能够稳定维持超过90%的充放电运转效率指标, 其高温表现下出现的性能衰退幅度极小, 这一实际效果远远超出了业内普遍预期的那个标准阈值范围。
作为一个对照, 商用耐热薄膜聚酰亚胺在相同的温度条件下, 电场强度仅仅上升到了550 MV/m这个数值的时候, 电荷放电的效率就立刻下降到了68%, 这两组数据之间存在着非常明显的差距, 这种巨大的差异直接让下游的厂商感到非常关注和重视。
03耐久性测试与寿命推算
在进行耐久性测试的那一环节, 把温度设定在了200℃, 并且让电场强度达到最高50 MV/m的情况下。那些没有添加交联剂的PEI薄膜, 在完成1万次的充放电循环之后, 非常快速地就出现了绝缘故障的问题。这种表现是绝对不能满足车规级所规定的那些可靠性要求的。
这种新型介电材料在完成了10万次的充电和放电之后, 仍然能够保持原有的性能。根据加速寿命试验所做出的推算结果是, 该材料在200℃以及200 MV/m的工作条件下, 预计的使用寿命约为60年。这个时间长度大约是未添加交联剂的PEI薄膜的约12倍。
04电动车与航天应用场景
UNIST方面明确指出, 该材料可直接部署于电动汽车逆变器的电力部件, 还有航空航天设备的电力部件电容器中, 能够有效解决在温度过高的工作情境下电容老化与早期失效的问题。
现在800V高压平台正在电动汽车领域快速地大面积推广, 导致逆变器运行的温度越来越往上走, 耐高温介电材料已经变成了功率电子产业链上游非常关键的核心技术堵点。
05薄膜电容器市场规模
在市场数据这个方面, 大家可以看到, 那个全球的薄膜电容器整体的市场规模, 是在二零二六年大概会达到四十二点三亿美元, 然后等到二零三五年, 它就会突破七十三点六亿美元, 每年的复合增长率就大概是百分之五点八。
其中, 电动汽车用的这个DC-Link薄膜电容器, 是那个增长得最快的一个细分的赛道。大概在二零二五年这一整年, 全球的这个规模也就是大概五十一亿八千九百万美元。然后预计在二零三二年这一年，它将达到一百一十点二四亿美元。这个年复合增长率大概是百分之十三。
06研究团队与量产前景
这个研究呢，它是让那个UNIST里面的金奉洙教授, 去跟那个劳伦斯伯克利国家实验室的李刘博士, 一起合作完成的。这是跨国的一种联合动作。双方的优势是非常明显的。这两方面是在材料合成的设计上面, 还有那个在高温时候的表现和测量的方面, 形成了特别强的互补关系。
团队下一步会把注意力放在材料制备工艺的规模化优化上, 推动实验室级别的成果转化为工程化的量产状态, 以此来匹配全球电动汽车市场快速扩容的实际需求。
大家来讨论一下, 这种耐高温的介电材料能不能在三年之内进入主流的电动汽车供应链里。欢迎朋友们在评论区发表自己的看法和判断, 如果你觉得这个信息对你有帮助, 记得进行点赞并且分享。
