能源需求的不断增长促进了高性能能量存储器件的开发和发展。基于静电场储能的聚合物薄膜电容器具有超高功率密度、微秒级放电速度、良好循环稳定性等优势，被广泛用于现代电力和电子系统中。随着电动汽车、新能源并网、油气勘探以及航空航天等领域的快速发展，对电容器的耐温性能提出了更高的要求。然而聚合物薄膜电容器存在高温性能差的缺点，例如目前商业化最常用的双向拉伸聚丙烯高温下会出现显著电导损耗，储能性能严重劣化，其最高长时使用温度需低于85 ℃。另外，在外电场作用下，聚合物电介质内部不可避免会产生大量焦耳热。由于聚合物大多是热的不良导体，这些热量不能及时高效散失，使电容器极易发生热失稳而出现故障，严重限制了其在大功率电力电子器件中都得应用。因此，开发具有高储能密度且具有高温高场稳定性的聚合物电介质材料具有重要意义。

西安交通大学成永红教授课题组和青岛大学吴广磊教授课题组以抑制电介质高温强场下电导损耗和热致劣化为核心，将宽带隙、高绝缘、高导热的二维氧化铝纳米片引入高耐热的聚酰亚胺基体中，成功获得具有优异高温储能性能的聚合基电介质薄膜。高长径比纳米片结构可以有效增大击穿路径扩展的长度和难度，提升复合电介质的击穿强度；宽带隙特性有利于在基体中引入深陷阱，显著降低高温强场下的漏导电流，从而提升复合电介质的充放电效率；高效导热网络构筑有效提高复合电介质热导率，增强薄膜散热，提高热运行稳定性。通过与零维和一维纳米填料填充复合电介质对比，验证了二维氧化铝纳米片增强高温储能性能的优异性。在200 MV/m电场强度下，复合电介质在宽温度范围内（25 ℃ ~ 200 ℃）保持优异的充放电效率（≥95%）。此外，复合电介质还表现出优异的热稳定性和循环稳定性，展现出其在极端环境下的应用潜力。

图1. 复合电介质的原位制备示意图和结构表征

图2. 复合电介质的介电和击穿性能

图3. 复合电介质的高温电导特性

图4. 复合电介质的高温储能性能及对比

图5. 复合电介质的热稳定性和循环稳定性

艾玎，西安交通大学电气工程学院助理教授，硕士生导师，西安交通大学“青秀计划”入选者。主要从事电介质材料微观结构设计-材料宏观性能-材料功能应用方面研究。主持国家自然科学基金青年项目、博士后科学基金面上项目、航空科学基金、国家重点实验室基金，中央高校基本科研业务费等多项科研项目。在Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、InfoMat、NanoRes等众多国际期刊发表高水平学术论文20余篇，其中高被引论文4篇。

成永红，西安交通大学电气工程学院教授，博士生导师，《电工技术学报》编委、《电气工程学报》编委，IEEE高级会员，西安交通大学储能与能量转换纳米材料研究中心主任。主要从事新型储能与能量转换材料、电介质材料介电性能、电力设备绝缘状态在线监测与故障诊断技术等方面研究工作。主持承担了国家自然科学基金重点项目与面上项目、973子项目、863项目、国家科技攻关项目等一批国家重大项目。在Phys. Rev. Lett.、Angew. Chem. Int. Ed. 、ACS Nano、Adv. Mater.等业内顶级期刊发表高水平学术论文200余篇，出版著作3部，参编电气工程、电工材料领域行业手册3部。

吴广磊，青岛大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，山东省泰山学者青年专家，山东省优青，山东省高等学校青创人才引育计划团队“结构-功能高分子复合材料研究创新团队”负责人，复合材料与工程国家一流专业建设点负责人，青岛大学第二层次特聘教授。主要从事新型电介质微纳米器件的研发和电磁吸波屏蔽材料。主持包含泰山学者青年专家项目、山东省高等学校青创人才引育计划团队项目、山东省省优秀基金项目、国家自然科学基金等纵向科研项目多项；至今在Nat. Commun, Adv Funct Mater, J. Mater. Chem. A., Chem. Eng. J.,Small, Carbon, J. Mater. Sci. Technol.等发表高水平科研论文多篇，SCI他引共计22000余次，H指数93，i10指数249；入选2022年（2023年）爱思唯尔“中国高被引学者”；连续多年入选全球前2%顶尖科学家榜单及全球顶尖前10万科学家榜单；现担任Int. J. Miner. Metall. Mater.杂志编委及学科编辑、J. Mater. Sci. Technol.青年编委、SusMat首届青年编委、Nano Res青年编委和Nano-Micro Lett青年编委。

Email: wuguanglei@qdu.edu.cn/wuguanglei@mail.xjtu.edu.cn

个人主页：http://clxy.qdu.edu.cn/info/1020/1239.htm

Ai D, Han Y, Xie Z, et al. High temperature polyimide nanocomposites containing two-dimensional nanofillers for improved thermal stability and capacitive energy storage performance. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6765-4.