科创中国

“能源战争”、“十面霾伏”等现象折射出的日益严峻的能源危机和环境问题已成为困扰当今经济和社会发展的首要问题。储能元器件作为新能源能量转化装置决定着新能源能否顺利发展。介电电容器作为主要储能元器件之一，能够在毫秒甚至微秒内快速充放电，提供高达 108 W/kg 的功率密度，明显高于电池和电化学电容器。并且，介电电容器还具有抗循环老化、环境适应性强、性能稳定等优点。这些特性使其在民用领域中的新能源发电系统、混合动力汽车的逆变设备、医疗设备，科研领域中的粒子加速器、激光器，军事领域中的电磁炮、坦克、定向能武器等方面具有不可或缺的应用价值。然而，随着电子器件向着小型化、集成化、轻量化的方向发展，亟需提高电容器在高温的储能密度和热稳定性。本项目采用可实现工业化的磁控溅射方法制备一种无铅钛酸钡基薄膜，可以实现从-100 度到 200 度的高储能密度，甚至超过了铅基电容器。

“能源战争”、“十面霾伏”等现象折射出的日益严峻的能源危机和环境问题已成为困扰当今经济和社会发展的首要问题。储能元器件作为新能源能量转化装置决定着新能源能否顺利发展。介电电容器作为主要储能元器件之一，能够在毫秒甚至微秒内快速充放电，提供高达 108 W/kg 的功率密度，明显高于电池和电化学电容器。并且，介电电容器还具有抗循环老化、环境适应性强、性能稳定等优点。这些特性使其在民用领域中的新能源发电系统、混合动力汽车的逆变设备、医疗设备，科研领域中的粒子加速器、激光器，军事领域中的电磁炮、坦克、定向能武器等方面具有不可或缺的应用价值。然而，随着电子器件向着小型化、集成化、轻量化的方向发展，亟需提高电容器在高温的储能密度和热稳定性。本项目采用可实现工业化的磁控溅射方法制备一种无铅钛酸钡基薄膜，可以实现从-100 度到 200 度的高储能密度，甚至超过了铅基电容器。

器可以应用在诸多领域：如电动汽车的逆变器，可以省去现有电动汽车逆变器所需的二次冷凝系统，大大降低成本，节省空间；航空航天、石油钻井等需要电容器的工作温度大于 150 度的

材料科学与工程学科是全国首批一级博士学位授予单位，设有博士后流动站，是历次“211工程”和“985工程”重点建设学科，历次学科评估均名列前茅，2007年被评为首批一级国家重点学科，2017、2021年两次入选国家双一流建设计划。培养的毕业生基础扎实，动手能力强，主要在高校、科研院所和企业从事科研教学、技术研发和科研管理工作，深受用户单位好评。材料科学与工程研究院于2019年7月1日入驻中国西部科技创新港，开启学科快速发展新模式。

项目团队制备环境友好无铅钛酸钡基薄膜在-100~200 度温度范围内表现出了优秀的热稳定，储能密度和储能效率的变化率小于工业上 ±15%的要求，储能密度可以在这一宽温区域可以达到 77.8 J/cm3。无论是使用温度以及储能密度都高于目前商用的 X7R，X8R，因此，可以有效地减少设备的体积和重量，从而大大降低成本

技术转让、合作开发等