2024年3月10日发(作者：长瑜蓓)
钛酸钡电容电池
我们生活在一个十倍速的时代，我们生活在一个新事物不断颠覆旧事物的时代，在短短的十
多年里：光驱取代了软驱，VCD 取代了磁带录像机，walkman 取代了录音机，但mp3 又取代了walkman,
而U 盘大有取代光盘的趋势，家家都有的数码相机几乎让胶卷彻底退出了市场，正当人们在热议锂离子动
力电池要取代铅酸电池、镍氢电池的时候，一种由高纯钛酸钡制造的超级电容器却可能彻底颠覆锂离子电
池。
2007 年1 月16 日，美国德州一家研制电动汽车储能装置、名为EEStor 的公司打破沈默，
对外宣告了他们『里程碑』式的成果：他们的自动生产线由独立的第三方分析验收，其产品的关键物质高
纯钛酸钡已经能够批量生产，纯度已经能够达到99.9994％。这意味着可以用这种高纯钛酸钡粉末生产新
型的陶瓷叠片式超级电容器，而这种陶瓷叠片式超级电容不仅具有电化学双层电容器具有的高功率性能，
高安全性能，长达百万次的循环寿命，更具有两倍于锂离子电池的能量密度，它的量产将可能彻底颠覆锂
离子电池。
按照EEStor 公司2006 年4 月发表的专利，这种储能装置是用高纯钛酸钡粉末涂在树脂膜
的表面，干燥后进行剥离，然后切割成型，在极度净化的环境下通过层叠的方式，加工成叠片式陶瓷电容器。
由这种陶瓷叠片式超级电容器构成的电源系统，在充电条件许可的情况下，能在极短的时间内充满电并能
驱动一台轻型电动轿车行驶300 多公里。
与锂离子动力电池相比，电化学双层电容器具有许多优点，它具有很高的功率密度，能够以
1000C 的倍率充放电，它具有极长的使用寿命，能够反复充放电近百万次。但是它也有弱点——它的能量
密度只有锂离子电池的1/20,即算是近年来日本的生产企业在提高超级电容器的能量密度方面取得了不小
的进步，但仍然只能达到锂离子电池的1/10。
原来美国人采用了湿化学工艺，掺杂改性的高介电常数钛酸钡纳米颗粒材料，双层包覆氧化铝与钙镁硅
酸盐物质，包覆层厚度100埃米，复合PET绝缘聚合物材料，热压成型1微米的薄膜，击穿电压超过4000V，
薄膜表面喷涂9微米厚的金属电极涂层，形成超高压超薄平板电容器组件，专利记载的自放电率是0.1%/30
天，储能密度还有很大的提升空间，如果工艺成熟，意味着有可能彻底淘汰内燃机。电容器特性 无限充放
电次数，无电化学反应，超高充放电倍率，超高功率。
而EEStor 公司开发的陶瓷叠片式超级电容器，采用具有极高介电常数的高纯纳米钛酸钡，
能量密度大为提高，使电容器的能量密度由原来的每公斤6wh提高到了280wh。是锂离子动力电池
100wh 的2.8 倍。此外，由于该产品为陶瓷叠片式电容器，充放电过程中不存在电化学反应，电容器内
部没有易燃的有机溶剂电解液，所以在使用过程中不存在材料的分解问题，其循环寿命高达100 万次，且
不会出现锂离子电池因为滥用出现过热起火甚至的安全问题。
1月14日，2010年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。中共中央总书
记、国家主席、中央军委主席锦涛等国家领导人出席奖励大会并为获奖人员颁奖。山东大学
获得四项国家科学技术奖。
其中，山东大学材料科学与工程学院赵国群教授的“快速热循环高光注塑成型技术开发
及其产业化”、化学与化工学院陈代荣教授的“多层陶瓷电容器用钛酸钡基介电陶瓷材料的产
业化关键技术及应用”两个项目获国家科技进步二等奖，由山大数学学院和大庆油田等单位
合作的项目“大庆油田高含水后期4000万吨以上持续稳产高效勘探开发技术”（山东大学为
第七完成单位）获得国家科技进步特等奖，由山大医学院陈子江教授参与完成的项目“提高
出生人口质量的生殖技术创建、体系优化与临床推广应用”（山东大学为第二完成单位）获
国家科技进步二等奖。
赵国群教授领导的团队针对常规注塑技术生产的塑件缺陷，以及生产流程问题，发明了
一种将模具快速加热至聚合物玻璃化度以上并快速冷却至出件度的动态模控制方法，建立了
具有自主知识产权的快速热循环高光注塑工艺、高光模具、控制设备、产品质量控制等成套
技术，设计建造了系列生产线，开发出上百种高光精密注塑模具和高光塑件产品，形成了年
产700余万件高光塑件的生产能力。在海信、三星、LG、夏普、松下等14个国家的著名公
司获得应用。塑件生产流程由实施前四道工序减为实施后一道工序，取消了污染严重的打磨、
喷涂、罩光工序，降低了塑件生产成本，取得了显著的经济、会和环境效益，在促进我国注
塑技术发展、培育新兴产业和带动家电、通讯、电子、汽车等行业发展方面发挥了重要作用。
陈代荣教授项目组研发了超细钛酸钡基介电材料的关键制备技术以及产业化应用技术，
主要科技创新包括：高结晶度超细钛酸钡材料的溶胶结合低水热制备技术；超薄介质
层MLCC用钛酸钡介质瓷料的介电特性调变技术；贱金属超薄介质层多层陶瓷电容（MLCC）
的改进烧成技术。实现了5种超细钛酸钡材料、8类钛酸钡基介质瓷料及3大系列1000多个
型号MLCC的产业化，并由山东国瓷功能材料有限公司和广东风华高新科技股份有限公司
具体实施，产品出口到美、日、韩及台湾地区等，取得了显著的经济与会效益。
根据《国家科学技术奖励条例》的规定，经国家科学技术奖励评审委员会评审、国家科
学技术奖励委员会审定和科技部审核，国务院批准并报请国家主席锦涛签署，授予师昌绪、
王振义两位院士2010年度国家最高科学技术奖；2010年度国家自然科学奖二等奖授奖项
目30项；国家技术发明奖授奖项目46项，其中一等奖2项、二等奖44项；国家科学技术进
步奖授奖项目273项，其中特等奖3项、一等奖31项、二等奖239项；授予5名外籍科学家
中华人民共和国国际科学技术合作奖。
2024年3月10日发(作者：长瑜蓓)
钛酸钡电容电池
我们生活在一个十倍速的时代，我们生活在一个新事物不断颠覆旧事物的时代，在短短的十
多年里：光驱取代了软驱，VCD 取代了磁带录像机，walkman 取代了录音机，但mp3 又取代了walkman,
而U 盘大有取代光盘的趋势，家家都有的数码相机几乎让胶卷彻底退出了市场，正当人们在热议锂离子动
力电池要取代铅酸电池、镍氢电池的时候，一种由高纯钛酸钡制造的超级电容器却可能彻底颠覆锂离子电
池。
2007 年1 月16 日，美国德州一家研制电动汽车储能装置、名为EEStor 的公司打破沈默，
对外宣告了他们『里程碑』式的成果：他们的自动生产线由独立的第三方分析验收，其产品的关键物质高
纯钛酸钡已经能够批量生产，纯度已经能够达到99.9994％。这意味着可以用这种高纯钛酸钡粉末生产新
型的陶瓷叠片式超级电容器，而这种陶瓷叠片式超级电容不仅具有电化学双层电容器具有的高功率性能，
高安全性能，长达百万次的循环寿命，更具有两倍于锂离子电池的能量密度，它的量产将可能彻底颠覆锂
离子电池。
按照EEStor 公司2006 年4 月发表的专利，这种储能装置是用高纯钛酸钡粉末涂在树脂膜
的表面，干燥后进行剥离，然后切割成型，在极度净化的环境下通过层叠的方式，加工成叠片式陶瓷电容器。
由这种陶瓷叠片式超级电容器构成的电源系统，在充电条件许可的情况下，能在极短的时间内充满电并能
驱动一台轻型电动轿车行驶300 多公里。
与锂离子动力电池相比，电化学双层电容器具有许多优点，它具有很高的功率密度，能够以
1000C 的倍率充放电，它具有极长的使用寿命，能够反复充放电近百万次。但是它也有弱点——它的能量
密度只有锂离子电池的1/20,即算是近年来日本的生产企业在提高超级电容器的能量密度方面取得了不小
的进步，但仍然只能达到锂离子电池的1/10。
原来美国人采用了湿化学工艺，掺杂改性的高介电常数钛酸钡纳米颗粒材料，双层包覆氧化铝与钙镁硅
酸盐物质，包覆层厚度100埃米，复合PET绝缘聚合物材料，热压成型1微米的薄膜，击穿电压超过4000V，
薄膜表面喷涂9微米厚的金属电极涂层，形成超高压超薄平板电容器组件，专利记载的自放电率是0.1%/30
天，储能密度还有很大的提升空间，如果工艺成熟，意味着有可能彻底淘汰内燃机。电容器特性 无限充放
电次数，无电化学反应，超高充放电倍率，超高功率。
而EEStor 公司开发的陶瓷叠片式超级电容器，采用具有极高介电常数的高纯纳米钛酸钡，
能量密度大为提高，使电容器的能量密度由原来的每公斤6wh提高到了280wh。是锂离子动力电池
100wh 的2.8 倍。此外，由于该产品为陶瓷叠片式电容器，充放电过程中不存在电化学反应，电容器内
部没有易燃的有机溶剂电解液，所以在使用过程中不存在材料的分解问题，其循环寿命高达100 万次，且
不会出现锂离子电池因为滥用出现过热起火甚至的安全问题。
1月14日，2010年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。中共中央总书
记、国家主席、中央军委主席锦涛等国家领导人出席奖励大会并为获奖人员颁奖。山东大学
获得四项国家科学技术奖。
其中，山东大学材料科学与工程学院赵国群教授的“快速热循环高光注塑成型技术开发
及其产业化”、化学与化工学院陈代荣教授的“多层陶瓷电容器用钛酸钡基介电陶瓷材料的产
业化关键技术及应用”两个项目获国家科技进步二等奖，由山大数学学院和大庆油田等单位
合作的项目“大庆油田高含水后期4000万吨以上持续稳产高效勘探开发技术”（山东大学为
第七完成单位）获得国家科技进步特等奖，由山大医学院陈子江教授参与完成的项目“提高
出生人口质量的生殖技术创建、体系优化与临床推广应用”（山东大学为第二完成单位）获
国家科技进步二等奖。
赵国群教授领导的团队针对常规注塑技术生产的塑件缺陷，以及生产流程问题，发明了
一种将模具快速加热至聚合物玻璃化度以上并快速冷却至出件度的动态模控制方法，建立了
具有自主知识产权的快速热循环高光注塑工艺、高光模具、控制设备、产品质量控制等成套
技术，设计建造了系列生产线，开发出上百种高光精密注塑模具和高光塑件产品，形成了年
产700余万件高光塑件的生产能力。在海信、三星、LG、夏普、松下等14个国家的著名公
司获得应用。塑件生产流程由实施前四道工序减为实施后一道工序，取消了污染严重的打磨、
喷涂、罩光工序，降低了塑件生产成本，取得了显著的经济、会和环境效益，在促进我国注
塑技术发展、培育新兴产业和带动家电、通讯、电子、汽车等行业发展方面发挥了重要作用。
陈代荣教授项目组研发了超细钛酸钡基介电材料的关键制备技术以及产业化应用技术，
主要科技创新包括：高结晶度超细钛酸钡材料的溶胶结合低水热制备技术；超薄介质
层MLCC用钛酸钡介质瓷料的介电特性调变技术；贱金属超薄介质层多层陶瓷电容（MLCC）
的改进烧成技术。实现了5种超细钛酸钡材料、8类钛酸钡基介质瓷料及3大系列1000多个
型号MLCC的产业化，并由山东国瓷功能材料有限公司和广东风华高新科技股份有限公司
具体实施，产品出口到美、日、韩及台湾地区等，取得了显著的经济与会效益。
根据《国家科学技术奖励条例》的规定，经国家科学技术奖励评审委员会评审、国家科
学技术奖励委员会审定和科技部审核，国务院批准并报请国家主席锦涛签署，授予师昌绪、
王振义两位院士2010年度国家最高科学技术奖；2010年度国家自然科学奖二等奖授奖项
目30项；国家技术发明奖授奖项目46项，其中一等奖2项、二等奖44项；国家科学技术进
步奖授奖项目273项，其中特等奖3项、一等奖31项、二等奖239项；授予5名外籍科学家
中华人民共和国国际科学技术合作奖。