高電壓與絕緣技術(shù)的案例
技術(shù)貼：電動(dòng)汽車高電壓平臺(tái)技術(shù)解析！
可以說，國內(nèi)廠商在高電壓平臺(tái)方向上的開發(fā)工作也并不落后。
前景很美好但距離很遙遠(yuǎn)。
雖然高電壓平臺(tái)+超級充電樁技術(shù)的發(fā)展，為電動(dòng)車描繪出了一個(gè)美好的未來，但在落地推廣的層面，還是陷入了“先有雞還是先有蛋”的爭執(zhí)中。
對于整車廠來說，在沒有基礎(chǔ)設(shè)施配套的前提下，推出一款高電壓平臺(tái)的產(chǎn)品仍將使用戶面臨充電困難的問題。對此，北汽藍(lán)谷、嵐圖汽車的相關(guān)人士均表示，雖然一直在關(guān)注高電壓平臺(tái)和超級充電樁技術(shù)的發(fā)展，但尚未有推出相關(guān)車型的打算。
無論是“車等樁”還是“樁等車”，整車廠和充電服務(wù)商的顧慮都是可以理解的，還需要國家在充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和電動(dòng)車開發(fā)方向上，加以引導(dǎo)和推動(dòng)。
編輯點(diǎn)評：雖然電壓平臺(tái)的升高，意味著電動(dòng)車諸多零部件的重新開發(fā)設(shè)計(jì)，以及高壓充電網(wǎng)絡(luò)從無到有的布局建設(shè)，讓我們距離產(chǎn)品的普及還有很長一段距離要走。但就像快充技術(shù)改變了大家使用智能手機(jī)的習(xí)慣，電動(dòng)車高電壓平臺(tái)技術(shù)的落地也會(huì)對電動(dòng)車產(chǎn)品的技術(shù)走向和使用體驗(yàn)產(chǎn)生巨大的影響。當(dāng)基于電壓平臺(tái)升高的量變，使電動(dòng)車的便利性達(dá)到了媲美燃油車的質(zhì)變，那么取代燃油車的那一天還會(huì)遠(yuǎn)嗎？
展開 絕緣油測試裝置中在線擊穿電壓傳感器的應(yīng)用
絕緣油是一種廣泛應(yīng)用于電力變壓器等電氣設(shè)備中的絕緣介質(zhì)。油浸變壓器等充油電氣設(shè)備中絕緣油起著絕緣與散熱作用,但因種種原因,絕緣油的品質(zhì)在長期運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生變化,造成設(shè)備絕緣性能下降,影響電力設(shè)備的安全運(yùn)行和維護(hù)。為保證變壓器的運(yùn)行安全必須對絕緣油的電氣強(qiáng)度定期試驗(yàn)。擊穿電壓是表征絕緣油電氣強(qiáng)度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
絕緣油擊穿電壓
在規(guī)定條件下絕緣油發(fā)生擊穿的電壓稱為絕緣油的擊穿電壓，單位一般為KV，絕緣油的擊穿電壓是衡量絕緣油在電氣設(shè)備內(nèi)部能耐受電壓的能力（也稱為絕緣油介電強(qiáng)度）而不被破快的尺度，是檢驗(yàn)變壓器油性能好壞的主要手段之一。它實(shí)際上是測試絕緣油的瞬間擊穿電壓值。
絕緣油擊穿原理
干凈的絕緣油中總會(huì)有一些自由電子在外界的高能射線作用下游離出米，或在同部強(qiáng)場作用下從陰極冷射出來。這些電子在電場作用下，產(chǎn)生撞擊游離，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣油擊穿于這種擊穿完全由電的作用造成，故稱為“電擊穿”。工程上用的絕緣油總是不很純凈有各種各樣的雜質(zhì)，不純凈的絕緣油的擊穿是由于雜質(zhì)形成的“小橋”貫穿電極之間，而“小橋”的電導(dǎo)較大，使泄漏電流增大，發(fā)熱嚴(yán)重，游離過程增強(qiáng)，最后導(dǎo)致“小橋”通道游離擊穿。這一過程是與熱過程緊密聯(lián)系著，故稱為“熱擊穿”
干燥清潔的油品具有相當(dāng)高的擊穿電壓值，一般國產(chǎn)油的擊穿電壓值都在40kV以有的可達(dá)60kV以上，但當(dāng)油中含有游離水、溶解水分或固形物時(shí)，由于這些雜質(zhì)都具有比油本身大的電導(dǎo)率和介電常數(shù)，它們在電場(電壓)作用下會(huì)構(gòu)成導(dǎo)電橋路，而降低油的穿電壓值，此試驗(yàn)可以判斷油中是否存在有水分、雜質(zhì)和導(dǎo)電微粒，但它不能判斷油品是否存在有酸性物質(zhì)或油泥。
當(dāng)涉及到變壓器的運(yùn)行時(shí)，絕緣油是確保其長期使用壽命的最重要元素。然而，隨著時(shí)間的推移，它會(huì)受到不良物質(zhì)的污染，從而影響其功能。
展開 高電壓平臺(tái)技術(shù)解析
但這些方案并不能從根本上避免副反應(yīng)的發(fā)生，如果想要實(shí)現(xiàn)4C甚至6C充電倍率的超快充，還需要在電池材料、高控制精度的BMS（電池管理系統(tǒng)）等方面實(shí)現(xiàn)突破。
在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，電壓的提高會(huì)對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離提出更高的要求，將對電氣部件的設(shè)計(jì)和成本帶來影響，但在工業(yè)電機(jī)等領(lǐng)域還是有比較豐富的高壓應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，主要的難點(diǎn)在電機(jī)控制器的核心元件——功率半導(dǎo)體器件。目前滿足車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體器件中，最主流的硅基IGBT耐壓等級在600-750V，能在800V平臺(tái)上使用的高壓IGBT產(chǎn)品并不多，還存在著損耗高、效率低的缺點(diǎn)。
只是由于目前在產(chǎn)能和成本方面仍無法與IGBT相媲美，碳化硅器件的普及還需要時(shí)間，業(yè)內(nèi)對2025年碳化硅MOSFET的滲透率預(yù)期普遍在20%左右，未來幾年內(nèi)IGBT仍將是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最主流的功率半導(dǎo)體器件。
在空調(diào)壓縮機(jī)、PTC、DCDC、車載充電機(jī)等部件方面，面向高電壓平臺(tái)的開發(fā)也在進(jìn)行中。根據(jù)業(yè)界人士的分析，相關(guān)的量產(chǎn)工作均有望于今年年內(nèi)完成，一旦產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟，可以快速拉低整個(gè)制造成本。
星星充電、普天新能源、特來電等充電服務(wù)商，均具備了400kW以上充電樁的技術(shù)儲(chǔ)備。但目前我國采用的電動(dòng)汽車充電標(biāo)準(zhǔn)還是2015年頒布的，最大電壓和電流分別為950V、250A，最大充電功率被限制在240kW。充電樁新國標(biāo)的落地，也將進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用。
總的來說，電動(dòng)車高電壓平臺(tái)技術(shù)所需的配套方案已經(jīng)基本具備，何時(shí)進(jìn)行高電壓平臺(tái)的量產(chǎn)開發(fā)工作、以何種方式應(yīng)用這一技術(shù)的問題，已經(jīng)擺在了各個(gè)車企面前。
車企在高電壓平臺(tái)方面的布局
在高電壓平臺(tái)方面，第一個(gè)吃螃蟹的是2019年上市的保時(shí)捷Taycan(參數(shù)|詢價(jià))。
展開 技術(shù)文章｜如何設(shè)計(jì)可靠性更高、尺寸更小、成本更低的高電壓系統(tǒng)解決方案
工廠自動(dòng)化設(shè)備、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)汽車 (EV) 等高電壓工業(yè)和汽車系統(tǒng)能夠產(chǎn)生數(shù)百至數(shù)千伏的電壓，這不僅會(huì)縮短設(shè)備壽命，甚至?xí)o人身安全帶來重大風(fēng)險(xiǎn)。本文將介紹如何利用全新隔離技術(shù)來保證這些高電壓系統(tǒng)的安全，從而提高可靠性，同時(shí)縮小解決方案尺寸并降低成本。
隔離方法
集成電路 (IC) 實(shí)現(xiàn)隔離的方式是阻斷直流和低頻交流電流，而允許電源、模擬信號或高速數(shù)字信號通過隔離柵傳輸。圖 1 展示了三種用于實(shí)現(xiàn)隔離的常用半導(dǎo)體技術(shù)：光學(xué)（光耦合器）、電場信號傳輸（電容式）和磁場耦合（變壓器）。
(a)
(b)
(c)
圖 1：半導(dǎo)體隔離技術(shù)：光耦合器 (a)；
電容式 (b)；變壓器 (c)
TI 利用電容隔離技術(shù)和專有集成平面變壓器（磁隔離），以及先進(jìn)的封裝和工藝技術(shù)，力求提升我們大型且品類齊全的隔離式 IC 產(chǎn)品系列的可靠性、集成度和性能。
電容隔離
電容隔離技術(shù)基于穿過電介質(zhì)的交流信號傳輸。TI 的電容隔離器使用介電強(qiáng)度很高的 SiO2 電介質(zhì)構(gòu)建。因?yàn)?SiO2 為無機(jī)材料，所以在不同濕度和溫度條件下都非常穩(wěn)定。此外，我們專有的多層電容器和多層鈍化方法可降低高電壓性能對任何單層的依賴，從而提高隔離器的質(zhì)量和可靠性。我們的電容技術(shù)支持的工作電壓 (VIOWM) 為 2kVRMS，可承受的隔離電壓 (VISO) 為 7.5kVRMS，并且能夠承受 12.8kVPK 的浪涌電壓。
磁隔離
磁隔離通常用于需要高頻直流/直流電源轉(zhuǎn)換的應(yīng)用。
展開 
在線檢測變壓器絕緣油的擊穿電壓、含水量和溫度的傳感器
認(rèn)識到這個(gè)問題并加以解決，導(dǎo)致了所謂的新“智能電網(wǎng)”的發(fā)展，這種電網(wǎng)能夠承受未來更高的需求，同時(shí)提供更穩(wěn)定、更強(qiáng)健的基礎(chǔ)設(shè)施。必須“在運(yùn)行中”完成的任務(wù)（對持續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行更新）。顯然，這是一項(xiàng)艱難的工作，即使是最小的錯(cuò)誤也可能導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，帶來災(zāi)難性的后果。因此，必須對最關(guān)鍵的部件(即變壓器)進(jìn)行監(jiān)控。
在變壓器的運(yùn)行中，絕緣油是保證其長壽命的最重要元素。然而，隨著時(shí)間的推移，它會(huì)受到不良物質(zhì)的污染，從而影響其功能。對這些雜質(zhì)及其濃度的分析可以提供有關(guān)變壓器本身使用壽命和老化的信息，同時(shí)提供有關(guān)電氣絕緣性能的重要數(shù)據(jù)，從而確保變壓器的正確運(yùn)行。目前，獲取上述絕緣油情況的標(biāo)準(zhǔn)程序是對運(yùn)行中的變壓器探頭進(jìn)行選擇性和零星的實(shí)驗(yàn)室分析。這是一種實(shí)踐，其產(chǎn)生的結(jié)果表明，絕緣油的狀態(tài)與其實(shí)際使用狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)。由于缺乏綜合的監(jiān)測方法，因此絕緣油在最初調(diào)試的5-10年之后，絕緣油才會(huì)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測，如果有的話，每隔1-2年，當(dāng)變壓器的壽命達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)才會(huì)進(jìn)行檢測。
基于這種情況，并考慮到該過程目前的缺點(diǎn)，目的是開發(fā)一種傳感器，能夠?qū)崟r(shí)記錄運(yùn)行中變壓器的數(shù)據(jù)，而不會(huì)損害或篡改其功能。所記錄的值應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)地為變壓器操作員提供所有必要的信息，以便他能夠盡可能快速和有效地對產(chǎn)品的變化作出反應(yīng)。
TrafoStick是適用于現(xiàn)場在線使用，專門用于可重復(fù)測量變壓器絕緣油的擊穿電壓、含水量和溫度的傳感器。一款用于電力變壓器的堅(jiān)固緊湊的在線傳感器。聲學(xué)解決方案的硬件實(shí)現(xiàn)，一個(gè)鍍鋁壓電諧振器，擴(kuò)展到包括濕度和溫度傳感器，被封裝在一個(gè)緊湊的鋁外殼中。
使用可永久暴露在變壓器油中的材料。測試和校準(zhǔn)程序是在對900多個(gè)不同變壓器的3800多個(gè)油樣進(jìn)行評估的基礎(chǔ)上制定的。
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大邱慶北科學(xué)技術(shù)院：實(shí)現(xiàn)高電壓綠光鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池！
來自
韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院和漢
陽大學(xué)等單位的研究人員設(shè)計(jì)了一種適當(dāng)優(yōu)化的羧酸酯溶劑混合物，以實(shí)現(xiàn)有效的配體交換，同時(shí)抑制剝離現(xiàn)象。相關(guān)論文以題目為“High-Voltage and Green-Emitting Perovskite Quantum Dot Solar Cellsvia Solvent-Miscibility-Induced Solid-State Ligand Exchange”發(fā)表在Chemistry of Materials期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c02102
膠體CsPbX3（X=Cl，Br，I）鈣鈦礦型量子點(diǎn)（PQDs）具有尺寸、組成可調(diào)、高吸收、窄發(fā)射和優(yōu)異的光物理性能等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)光和能量收集光電領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。長鏈烴類配體如油酸鹽（OA）和油酸銨（OLA）被用來合成高質(zhì)量的PQDs，使其具有優(yōu)異的性能。盡管有許多關(guān)于基于不同鹵化物成分的各種PQDs的發(fā)光應(yīng)用的報(bào)告，具有碘化物組成的PQD僅用于基于光吸收的能量收集裝置，例如需要用短鏈配體替換天然長鏈配體以增強(qiáng)PQD固體內(nèi)的電荷傳輸?shù)奶柲茈姵亍? 立方相穩(wěn)定的PQDs作為太陽能電池中的一種光伏吸收體，在單個(gè)器件中具有紅色電致發(fā)光（EL）特性。PQDs太陽能電池在開路電壓（voc）為1.2v時(shí)，達(dá)到了13.4%的高性能和認(rèn)證的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。寬禁帶CsPbBr3鈣鈦礦作為頂電池應(yīng)用于串聯(lián)太陽能電池的高VOC太陽能電池中受到了廣泛的關(guān)注，與CsPbI3相比，它具有更高的Goldschmidt容限因子，因而具有更好的立方相穩(wěn)定性。
展開 氧化鋁在導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用
隨著集成技術(shù)和微封裝技術(shù)的發(fā)展，電子元器件和電子設(shè)備向小型化和微型化方向發(fā)展，電子設(shè)備所產(chǎn)生的熱量迅速積累、增加。為保證電子元器件在使用環(huán)境溫度下仍能高可靠性地正常工作。需要開發(fā)導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料替代傳統(tǒng)高分子材料，作為熱界面和封裝材料，迅速將發(fā)熱元件熱量傳遞給散熱設(shè)備，保障電子設(shè)備正常運(yùn)行。
1.填料的導(dǎo)熱機(jī)理
高分子材料本身的熱傳導(dǎo)系數(shù)比較小 ，所以填充型高分子復(fù)合材料導(dǎo)熱性能主要依賴于填充物的導(dǎo)熱系數(shù)，填充物在基體中的分布以及與基體的相互作用。填料用量較小時(shí)，填料雖均勻分散于樹脂中，但彼此間未能形成相互接觸和相互作用，導(dǎo)熱性提高不大；填料用量提高到某一臨界值時(shí)，填料間形成接觸和相互作用，體系內(nèi)形成了類似網(wǎng)狀或鏈狀結(jié)構(gòu)形態(tài)，即形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的取向與熱流方向一致時(shí)，材料導(dǎo)熱性能提高很快；體系中在熱流方向上未形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈時(shí)，會(huì)造成熱流方向上熱阻很大，導(dǎo)致材料導(dǎo)熱性能很差。
制造具有優(yōu)良綜合性能的導(dǎo)熱材料一般有兩種途徑：一種是合成具有高熱導(dǎo)率的結(jié)構(gòu)聚合物；另一種是在聚合物中填充高導(dǎo)熱性的填料。后者比較常見。一般都是用高導(dǎo)熱性的金屬或無機(jī)填料對高分子材料進(jìn)行填充。氧化鋁（VK-L04R,VK-L600D）通常作
為填料應(yīng)用于絕緣導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料。
2 氧化鋁的形態(tài)及表面處理
2.1 氧化鋁（VK-L04R,VK-L600D）作為導(dǎo)熱絕緣材料的特點(diǎn)
具有導(dǎo)熱電絕緣性能的填料很少。常見的幾種及其熱導(dǎo)率分別見表1。實(shí)驗(yàn)研究證明，當(dāng)填料與基體熱導(dǎo)率之比大于100時(shí)。提高填料導(dǎo)熱系數(shù)已意義不大。
展開 具有優(yōu)異的電絕緣、高導(dǎo)熱性能的聚合物復(fù)合材料
來源 | Composites Science and Technology
01
背景介紹
熱管理在現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用，導(dǎo)熱材料已成為眾多電子產(chǎn)品和大型設(shè)備(包括能源設(shè)備、航天飛行器等)不可或缺的一部分。大多數(shù)金屬和陶瓷一般都是理想的導(dǎo)熱體，這可以分別歸因于電子熱傳導(dǎo)和相對完美的晶格振動(dòng)。聚合物良好的可加工性和電絕緣性能使其在熱管理中不可或缺，但其隨機(jī)盤繞的共價(jià)分子鏈會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的聲子散射，由此產(chǎn)生的低導(dǎo)熱系數(shù)極大地限制了其在散熱中的應(yīng)用。
通過提高分子鏈的結(jié)晶度和有序度，聚乙烯纖維、聚乙烯薄膜、聚乙烯氧化物纖維和聚苯并二惡唑纖維獲得了優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)。這為輕質(zhì)、可加工和絕緣導(dǎo)熱材料開辟了兩個(gè)新思路。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以其優(yōu)異的力學(xué)性能、低密度、良好的耐化學(xué)性、高耐磨性等特點(diǎn)而備受關(guān)注。最近的研究已經(jīng)擴(kuò)大了在熱管理中使用聚乙烯的可能性。
超高分子量聚乙烯纖維具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)良的絕緣性能，非常適合在電絕緣領(lǐng)域發(fā)展為導(dǎo)熱材料。目前，絕緣導(dǎo)熱材料主要是填充導(dǎo)熱填料，然而在高填充量下面臨導(dǎo)熱系數(shù)惡化、密度高、可加工性差等棘手問題。利用超高分子量聚乙烯纖維開發(fā)全聚合物復(fù)合材料有望解決上述問題。但目前很少有研究對超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行研究，導(dǎo)熱系數(shù)大于10 W/mK的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料更是罕見。
02
成果掠影
近期，北京大學(xué)白樹林教授在開發(fā)具有高導(dǎo)熱和電絕緣性能的聚合物復(fù)合材料取得新成果。
針對開發(fā)具有優(yōu)異機(jī)械性能、電絕緣、高導(dǎo)熱的全聚合物復(fù)合材料，通過熱壓法制備了種具有（0°/90°、±45°）兩種取向結(jié)構(gòu)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
展開 具有三維結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)熱絕緣PI/BNNS@rGO復(fù)合薄膜
理想的TIMs應(yīng)具有高導(dǎo)熱性、優(yōu)異的電絕緣性、柔韌性和輕量化，并適應(yīng)柔性電子等新興技術(shù)。
六方氮化硼(hBN)是石墨烯類似物，具有良好的力學(xué)性能、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以及超高的導(dǎo)熱系數(shù)(200-600 W/mK)，因此在聚合物基復(fù)合材料研究領(lǐng)域備受關(guān)注。研究結(jié)果表明，由于原h(huán)BN的聚集性和相容性較差，界面聲子振動(dòng)失配，導(dǎo)熱途徑不有效，因此hBN基復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)通常較低，不能滿足高導(dǎo)熱界面材料的要求。
由于具有較大的比表面積和豐富的邊基，氮化硼納米片BNNS在聚合物基質(zhì)中的分散性和相容性方面往往比未剝離的hBN具有前所未有的優(yōu)勢。然而，剝離后的BNNS橫向尺寸僅為100 nm，厚度達(dá)到10 nm。因此，制備厚度均勻、產(chǎn)率高的高質(zhì)量BNNS對于制備具有高導(dǎo)熱性能的柔性復(fù)合膜具有重要意義。
近年來，高性能PI納米纖維薄膜在導(dǎo)熱領(lǐng)域得到了廣泛的研究。以及利用氧化石墨烯/膨脹石墨復(fù)合制備了具有高導(dǎo)熱性的多層電磁干擾屏蔽柔性薄膜。根據(jù)其他研究結(jié)果表明，通過在BNNS之間建立橋梁來提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
02
成果掠影
近期，天津工業(yè)大學(xué)的范杰教授聯(lián)合中原工學(xué)院的何建新教授在制備柔性高導(dǎo)熱納米復(fù)合材料取得新進(jìn)展。采用水熱法和球磨法對NaOH-LiCl水溶液進(jìn)行分離，得到了大尺寸(1 ~ 1.5 μm)、超低厚度(2 nm)、高收率(80%)的BNNS。提出了一種簡單的電紡絲-電噴涂技術(shù)，用于制備具有雙組分納米片填充納米纖維三維橋接結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)熱絕緣納米復(fù)合膜。通過闡明雙組分多通道三維網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)熱機(jī)理，優(yōu)化納米片納米纖維膜的堆疊結(jié)構(gòu)，與PI/50BNNS相比，PI/50BNNS@2.5rGO納米纖維復(fù)合膜的力學(xué)性能提高了168%。
展開 《Science Advances》：高導(dǎo)熱、電絕緣介電聚合物的溶液剪切！
根據(jù)Wiedemann-Franz定律，電和熱傳輸參數(shù)，即σ和κ，在某種程度上是相互關(guān)聯(lián)的，因此，通過高介電常數(shù)和介電強(qiáng)度以及高導(dǎo)熱性來測量電絕緣性能是很困難的。聚合物絕緣體由一簇分散的分子間力組成，對熱傳遞(聲子)有很強(qiáng)的阻力，而電子的貢獻(xiàn)微乎其微，這就阻礙了導(dǎo)熱電絕緣體的形成。先進(jìn)的絕緣材料也應(yīng)減輕大電壓應(yīng)力(dV/dt)。傳統(tǒng)的方法是使用較厚的絕緣材料，以適應(yīng)系統(tǒng)效率所需的較高電壓，但由于熱和重量問題，這種方法不太可能滿足技術(shù)指標(biāo)。因此，高介電常數(shù)、低介電損耗和持續(xù)高擊穿強(qiáng)度的導(dǎo)熱聚合物絕緣子，對于承受高電壓的高功率密度電子器件是必不可少的。
其中一種非金屬熱導(dǎo)體是單晶金剛石，其導(dǎo)熱系數(shù)為2190 W m?1 K?1，這歸因于其通過晶格振動(dòng)的異常有效的熱傳輸。這表明一種聚合物材料幾乎“沒有”晶體缺陷，其主鏈在宏觀上排列，以實(shí)現(xiàn)超高的熱導(dǎo)率。這個(gè)概念最早是在1977年由Gibson等人在線性非極性聚乙烯上提出的，它具有重復(fù)的-CH2單元且?guī)缀鯖]有分支。通過拉伸超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維證實(shí)了這一結(jié)果，該纖維的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)104 W m?1K?1，高于鉑、鐵和鎳等金屬。然而，新型UHMWPE電絕緣體的形成與聚合物結(jié)晶度、晶體取向、鏈長及其分子堆積等因素有關(guān)。要成為一種能導(dǎo)熱的電絕緣體材料，聚乙烯的難題在于這樣一個(gè)對稱的分子真實(shí)地與低介電常數(shù)共價(jià)。
展開 
一種具有高導(dǎo)熱和絕緣性的PBO納米復(fù)合材料
來源 | Nano-Micro Letters
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背景介紹
導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合紙由于具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性和優(yōu)異的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在鋰電池、電容器、集成電路等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。隨著小型化和集成化的快速發(fā)展，以及功率密度的不斷提高，電子器件和電氣設(shè)備內(nèi)部的熱量積聚問題日益嚴(yán)重，這就對導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合紙的導(dǎo)熱性和耐熱性提出了更高的要求。此外，為了避免微電子元件之間形成短路電流和信號相互干擾，聚合物基復(fù)合紙應(yīng)具有優(yōu)異的電絕緣性，以滿足實(shí)際電子工程中的應(yīng)用。雖然導(dǎo)熱聚合物基體(聚四氟乙烯、聚酰亞胺、芳綸和纖維素納米纖維等)復(fù)合紙由于其成本低、加工工藝簡單，但其本身耐熱性差或機(jī)械性能差，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。或者低導(dǎo)熱率限制了它們的應(yīng)用，不再保證高端電子電器熱管理領(lǐng)域的穩(wěn)定性和可靠性。
在已知的有機(jī)纖維中，PBO纖維具有最高的熱分解溫度(650℃)、最佳的拉伸強(qiáng)度(5.8 GPa)和拉伸模量(280 GPa)，被譽(yù)為21世紀(jì)的超級纖維。最近的研究表明，通過有機(jī)酸剝離得到的PBO納米纖維(PNF)可以保留PBO纖維優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性。此外，它們的內(nèi)部含有高度定向的分子鏈和原始結(jié)晶度，具有比普通聚合物基體更好的導(dǎo)熱性，在導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合紙領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景
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成果掠影
近期，西北工業(yè)大學(xué)顧軍渭/重慶師范大學(xué)Tang Yusheng團(tuán)隊(duì)通過“溶膠-凝膠”薄膜轉(zhuǎn)化工藝將表面功能化的氮化硼(m-BN)與聚對苯撐苯并二噁唑納米纖維(PNF)均勻復(fù)合，制備出仿貝殼珍珠層結(jié)構(gòu)的m-BN/PNF納米復(fù)合紙。本文采用“高溫固相&重氮鹽分解”法制備了聯(lián)苯胺功能化氮化硼(m-BN)。
展開 電線電纜絕緣及護(hù)套材料的技術(shù)分析
這樣就需要電線電纜的產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中不斷改善絕緣和護(hù)套材料的影響，在選擇上加以規(guī)范，更好的確保電線電纜設(shè)備的質(zhì)量。本文通過對電線電纜絕緣及護(hù)套材料的基礎(chǔ)技術(shù)分析，并結(jié)合產(chǎn)品的質(zhì)量所產(chǎn)生的問題進(jìn)行分析，從而找到具有意義的可行性方案，希望通過本文的闡述能夠提供一下借鑒意義。
關(guān)鍵詞：電線電纜；絕緣及護(hù)套材料技術(shù)；措施和對策
電線電纜與我們的日常生活密切相關(guān)，更發(fā)揮著極其重要的作用，在我們生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛使用。特別是絕緣及護(hù)套材料在電線電纜生產(chǎn)的過程中起到舉足輕重的地位，它關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和功能的好壞。但是不可忽視的是，當(dāng)前很多電線電纜企業(yè)對于此項(xiàng)問題重視還不夠，導(dǎo)致在生產(chǎn)的過程中還存在許多弊端，直接干擾到人民的生活和生產(chǎn)需要，這些隱患很大程度上給電纜企業(yè)的發(fā)展帶來的不確定性的影響，不利于企業(yè)的長久發(fā)展。所以，本文重點(diǎn)從電線電纜絕緣及護(hù)套材料的技術(shù)出發(fā)，針對存在的問題，提出有效的整改措施，以此來提高電線電纜的運(yùn)用質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)的健康持久的發(fā)展。
一、關(guān)于電線電纜絕緣及護(hù)套材料的重要性分析
近些年，許多企業(yè)在生產(chǎn)電線電纜的過程中只是注重產(chǎn)品的銷售環(huán)節(jié)，而對于生產(chǎn)環(huán)節(jié)關(guān)注程度較低，直接影響到電線電纜的產(chǎn)品質(zhì)量，特別是電線電纜在絕緣及護(hù)套材料的使用和重視程度上還不是很高，研發(fā)成本投入也逐年降低，這主要與企業(yè)對于產(chǎn)品制造過程中對于絕緣和護(hù)套材料的重要性沒有足夠的認(rèn)識，在選擇絕緣和護(hù)套材料時(shí)，通常沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)為了控制成本而在選擇緣及護(hù)套材料時(shí)通常對材料時(shí)，大多數(shù)是采用價(jià)格較低，而型號、規(guī)格等方面比較隨意。
展開 全固態(tài)電池在高電壓下的界面失效機(jī)制
【研究背景】
全固態(tài)鋰電池（ASSLBs）具有高安全性和高能量密度，是下一代電池重要的技術(shù)路線。聚環(huán)氧乙烷（PEO）是一種性能優(yōu)良的固態(tài)電解質(zhì)，具有良好的離子傳導(dǎo)能力，且對正負(fù)極活性物質(zhì)具有較好的界面潤濕能力。
然而，PEO的電化學(xué)窗口較窄，當(dāng)充電電壓高于3.9V（vs. Li/Li+）時(shí)，PEO會(huì)發(fā)生電化學(xué)分解。因此，與高電壓正極（LiCoO2、NCM）相匹配時(shí)，PEO基固態(tài)電池通常呈現(xiàn)出較差的電化學(xué)性能。通過對正極表面包覆或PEO進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性，可以改善PEO基固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性。然而，PEO基固態(tài)電池在高電壓下真正的失效機(jī)制仍需深入研究。
【工作介紹】
近日，北京大學(xué)深圳研究生院潘鋒教授課題組通過在LiCoO2表面包覆一層高電壓下性質(zhì)穩(wěn)定的Li3AlF6材料，改善電解質(zhì)-正極界面穩(wěn)定性，大大提升了PEO基固態(tài)電池在高電壓下的電化學(xué)性能。同時(shí)，對PEO基固態(tài)電池在不同電壓下的失效過程和原因進(jìn)行分析。研究表明，在3.0-4.2V電壓區(qū)間內(nèi)，PEO基固態(tài)電池的容量衰減主要?dú)w因于LiCoO2的表面發(fā)生結(jié)構(gòu)失效，生成CoO相；在3.0-4.5V以及更高的電壓下，除LiCoO2結(jié)構(gòu)失效外，PEO自身開始出現(xiàn)分解，離子電導(dǎo)率下降導(dǎo)致電池阻抗值增大，加劇了LiCoO2/PEO/Li電池的失效。該工作以“Insights Into the Interfacial Degradation of High-Voltage All-Solid-State Lithium Batteries”為題發(fā)表在國際頂級期刊“Nano-Micro Letters ”上。碩士研究生李家文為該論文第一作者，楊盧奕副研究員、宋永利副研究員、潘鋒教授為通訊作者。
【內(nèi)容表述】
圖1. LAF@LCO的結(jié)構(gòu)表征分析。
展開 新能源汽車高電壓組件結(jié)構(gòu)淺析
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心部件，動(dòng)力電池技術(shù)是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。動(dòng)力電池組主要有以下4個(gè)技術(shù)參數(shù)。
（1）比能量。比能量又稱質(zhì)量比能量，是指單位質(zhì)量電池所能輸出的電能，單位是Wh/kg。比能量反映電池質(zhì)量水平，影響電動(dòng)汽車的整車質(zhì)量和續(xù)航里程，是評價(jià)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池是否滿足預(yù)定續(xù)駛里程的重要指標(biāo)。
（2）比功率。比功率又稱質(zhì)量比功率，是指單位質(zhì)量電池所能輸出的功率，單位是W/kg。比功率用來判斷電動(dòng)汽車的加速性能和最高車速，直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能。比功率越大，電動(dòng)汽車加速和爬坡性能越好，最高車速越高。
（3）循環(huán)壽命。電池經(jīng)歷一次充電和放電的過程稱為一個(gè)循環(huán)，電池所能經(jīng)歷的充放電循環(huán)次數(shù)稱為循環(huán)壽命。循環(huán)壽命是衡量動(dòng)力電池壽命的重要指標(biāo)。循環(huán)次數(shù)越多，動(dòng)力電池的使用時(shí)間越長。
（4）成本。電池的成本與新技術(shù)、原材料、制作工藝和生產(chǎn)規(guī)模等因素有關(guān)。通常新開發(fā)的高比功率電池成本相對較高。
4.2 動(dòng)力電池的類型
新能源汽車電池種類較多，目前市場上主流動(dòng)力電池為鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池。現(xiàn)通常采用以電池正極材料來命名的規(guī)則。
（1）鎳氫電池。
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