不過(guò)現在的超級電容器卻有一個(gè)缺點(diǎn)：其所使用的BOPP隔膜(一種雙向高分子聚合物)，并不能工作在高溫條件下，尤其對于汽車(chē)這種應用環(huán)境，必須要有額外的制冷設備。這一問(wèn)題也導致汽車(chē)的重量及制造成本的增加。

最近來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)的研究表明：由高分子聚合物和陶瓷合成的新型復合材料，可能有助于解決這個(gè)問(wèn)題。

之前的研究主要集中在由納米陶瓷和高分子聚合物合成的雙向薄膜復合材料。雖然該復合材料能夠抵抗較高的工作溫度，并且實(shí)現較好的充放電效率，但是也存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)：介電常數較低，或者在外加電場(chǎng)下易于發(fā)生分解。這會(huì )使電池的能量密度低到不能接受的地步。

目前，賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種稱(chēng)之為SSN-x的夾層復合材料，這種材料不但可以在高溫下使用，而且介電常數很高，研究院人員將他們的發(fā)現發(fā)表在了8月22號的《美國國家科學(xué)院院刊》上。

氮化硼納米片(藍色和白色原子)充當絕緣體，能夠在高溫能量存儲中保護處于中層的硝酸鋇(綠色和紫色原子)

SSN- X夾層的外層是由c—BCB聚合物基質(zhì)上的氮化硼納米片合成的材料。外層這種復合材料充當著(zhù)絕緣體的角色，阻止了從電容裝置的電極進(jìn)行充電。由于外層材料 的性質(zhì)，科學(xué)家專(zhuān)注于調整由鈦酸鋇納米粒子和c-BCB合成的中心層材料配方，使其中心層材料具有高的介電常數。夾層結構和中心層配方的調整極大提高了 SSN-X夾層復合材料的能量密度和功率密度。

賓夕法尼亞州立大學(xué)的材料科學(xué)家兼首席研究員王慶說(shuō)到，“以前，人們只專(zhuān)注于雙向薄膜材料，并通過(guò)調整其材料成分來(lái)改變材料特性，現在我們把目光放在了三向結構，這為我們調整材料成分和優(yōu)化材料性能提供了更大空間。”

在 實(shí)驗中研究人員發(fā)現，SSN-x復合材料可以在150°C條件下工作，(這個(gè)實(shí)驗溫度足以讓它經(jīng)受得住電動(dòng)汽車(chē)工作溫度的考驗)實(shí)驗中，SSN-x復合材 料經(jīng)受住了24小時(shí)，并且多達30，000多次的連續充放電考驗，并沒(méi)有發(fā)生充放電退化跡象。在高溫條件下，從能量密度，功率密度，充放電效率，材料分解 前的充放電次數來(lái)講，SSN-X復合材料的性能要遠遠優(yōu)于最先進(jìn)的高分析聚合物。

“目前，我們希望這種材料可以以經(jīng)濟的成本進(jìn)行大批量生產(chǎn)”，王慶說(shuō)道，同時(shí)也希望和電子工程以及系統工程師一起探究將這種材料有效集成到混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)上的方法”。

車(chē)云菌知識TIP：

BOPP：BOPP 是“Biaxially Oriented Polypropylene”的簡(jiǎn)稱(chēng)，即雙向拉伸聚丙烯薄膜。它的生產(chǎn)是將高分子聚丙烯的熔體首先通過(guò)狹長(cháng)機頭制成片材或厚膜，然后在專(zhuān)用的拉伸機內，在 一定的溫度和設定的速度下，同時(shí)或分步在垂直的兩個(gè)方向(縱向、橫向)上進(jìn)行的拉伸，并經(jīng)過(guò)適當的冷卻或熱處理或特殊的加工(如電暈、涂覆等)制成的薄 膜。

介電常數：介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生感應電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)(真空中)與介質(zhì)中電場(chǎng)的比值即為相對 

原標題:美國研發(fā)新型薄膜材料 改善電容儲能