2025年2月，河北工业大学电气工程学院青年教师冯梦佳在国际知名期刊Progress in Materials Science（影响因子33.6）发表题为“Film capacitor materials for electric vehicle applications: Status quo and future prospects”的综述文章，为新能源汽车薄膜电容器材料未来发展提供借鉴。河北工业大学电气工程学院为该论文的第一单位。

在全球低碳转型背景下，新能源汽车发展突飞猛进。薄膜电容器作为新能源汽车驱动系统的关键元件之一，其可靠性直接影响车辆的性能与安全。该文章深度分析了新能源汽车运行工况对薄膜电容器用电介质材料带来的挑战，为新能源汽车用电容器薄膜材料发展方向提供借鉴。

图1 薄膜电容器在新能源汽车系统中的作用

首先，文章全面而深入地阐述了薄膜电容器的工作原理、储能基础理论及其关键核心参数，同时着重剖析了在新能源汽车驱动、充电等系统中的应用实例（见图2）。此外，文章展示了针对新能源汽车用薄膜电容模块的测试流程与方法（见图3），特别强调了薄膜电容器在抑制电压纹波、吸收尖峰电压与减少电磁干扰方面所发挥的重要作用。

图2 新能源汽车电驱动系统的 (a) 能量传输路径与 (b) 电路示意图

 (c) Toyota Prius逆变器中直流支撑电容模块的位置与尺寸

图3 薄膜电容模块 (a) 静态和 (b) 动态测试设备与条件

文章系统综述了过去十年内薄膜电容器用电介质性能提升研究的进展，内容覆盖了介电常数提高、击穿强度提升、微观结构优化与载流子输运行为调控等多个维度方面的工作。电容薄膜材料改性方法的研究已实现了从无机纳米颗粒填充向全有机复合电介质设计跨越性转变。尽管上述前沿研究在实验室环境内已经取得一定突破，但高性能材料的规模化生产仍面临严峻挑战。鉴于此，将工业化制备的兼容性与可行性纳入材料设计的核心考量范畴，是推动未来新能源汽车用薄膜电容材料研究迈向新高度的必然趋势。

本文深度剖析了新能源汽车领域薄膜电容材料研发所面临的多重复杂挑战，在此基础上，对该领域未来研究方向提出了多维度展望。从基体选择方面，需开发兼具高耐热与低损耗的新型脂肪族聚合物，突破传统聚丙烯与高玻璃化转变温度芳香族聚合物的性能瓶颈；在引入陷阱方面，需进一步明确陷阱引入对电容薄膜可靠性的影响机制，发展薄膜陷阱表征技术，陷阱调控策略对薄膜长时电性能的影响仍待评估；在模拟工况测试方面，提出直流叠加交流的电容薄膜电性能测试方法，重新评估在新能源汽车运行工况下薄膜材料的绝缘特性；在规模化制备方面，需开发与工业化生产兼容的改性方法，克服从实验室制备向大规模生产转化所面临的挑战；在自愈性能方面，将自愈性作为薄膜材料设计的核心指标之一，维持材料合理的碳氢比，实现薄膜电容器长期可靠运行。

该研究工作得到国家自然科学基金青年项目、河北省中央引导地方科技发展资金项目、省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室优秀青年创新基金等项目的资助与支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101458

来源/电气工程学院 审核/李永建 赵志刚