概況

浙江七星電子產(chǎn)品存在儲(chǔ)能密度低、環(huán)境穩(wěn)定性差與成本高三大難題。李軍山博士通過技術(shù)創(chuàng)新成功將產(chǎn)品儲(chǔ)能密度提升3倍，故障率降低80%，市場(chǎng)占有率從不足10%提升至35%，顯著推動(dòng)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展。

建站博士：李軍山博士

成都大學(xué)高等研究院特聘研究員，副研究員，碩士生導(dǎo)師，巴塞羅那大學(xué)博士，電子科技大學(xué)博士后，中國(guó)博士后“國(guó)際交流計(jì)劃引進(jìn)項(xiàng)目”獲得者。主要從事納米材料的設(shè)計(jì)與合成及其在能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存方面的應(yīng)用研究。截至目前，李軍山共發(fā)表SCI論文80余篇，其中以第一作者在Angew.Chem.Int.Ed.、ACS Energy Letters、Advanced Science、Small（封面論文）等期刊發(fā)表論文13篇，通訊/共同通訊發(fā)表論文10余篇。累計(jì)學(xué)術(shù)引用2600余次，H指數(shù)為30，H10指數(shù)為50。李軍山曾以第一發(fā)明人申請(qǐng)專利5項(xiàng)，授權(quán)1項(xiàng)，主持省部級(jí)項(xiàng)目10余項(xiàng)。

建站企業(yè)

浙江七星電子股份有限公司成立于1994年，是我國(guó)薄膜電容器產(chǎn)銷規(guī)模領(lǐng)先企業(yè)。公司主要從事薄膜電容器及電容器配套材料的設(shè)計(jì)研發(fā)、制造、銷售與服務(wù)。主導(dǎo)產(chǎn)品有薄膜電容器、金屬化電容蒸鍍薄膜。公司注冊(cè)資本6000萬元，占地41.3畝，建筑面積8萬平方米，員工600余名。公司擁有國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備800余臺(tái)（套）。公司現(xiàn)為國(guó)家重點(diǎn)“小巨人”企業(yè)、國(guó)家重點(diǎn)扶持高新技術(shù)企業(yè)、國(guó)家第三批綠色工廠、工業(yè)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)示范企業(yè)、浙江省科技型中小企業(yè)等。

2023年初冬，浙江長(zhǎng)興縣煤山鎮(zhèn)的寒風(fēng)裹挾著細(xì)雨，敲打在七星電子股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“七星電子”）的研發(fā)大樓上。李軍山站在實(shí)驗(yàn)室的落地窗前，望著遠(yuǎn)處廠區(qū)內(nèi)整齊排列的電容器成品，眉頭緊鎖。彼時(shí)，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)正以驚人的速度發(fā)展，然而核心零部件高壓薄膜電容器卻被國(guó)外技術(shù)牢牢“卡脖子”，成為制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵痛點(diǎn)。

在新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中，高壓薄膜電容器如同“心臟”，承擔(dān)著直流支撐、交流濾波等關(guān)鍵功能。但長(zhǎng)期以來，我國(guó)企業(yè)面臨著諸多難題：儲(chǔ)能密度不足，傳統(tǒng)電容器難以滿足車輛輕量化需求，大量空間被占據(jù)，影響續(xù)航；在高溫、高濕以及頻繁充放電的復(fù)雜工況下，可靠性與穩(wěn)定性差，故障率居高不下，嚴(yán)重威脅行車安全。

更令人無奈的是，相關(guān)核心技術(shù)掌握在國(guó)外企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)企業(yè)不僅要支付高昂的采購(gòu)成本，還時(shí)常面臨供貨周期不穩(wěn)定的困境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)新能源汽車用高壓薄膜電容器80%以上依賴進(jìn)口，每只進(jìn)口電容器的價(jià)格是國(guó)產(chǎn)的3倍之多。

面對(duì)困境，李軍山帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)立下“軍令狀”，一頭扎進(jìn)了技術(shù)研發(fā)的“戰(zhàn)場(chǎng)”。這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)，從四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方向同時(shí)展開。

金屬化膜電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：“微雕”出性能飛躍。金屬化膜電極結(jié)構(gòu)是決定電容器性能的核心。團(tuán)隊(duì)在選型時(shí)，經(jīng)過無數(shù)次對(duì)比與試驗(yàn)，最終選定T型金屬化安全膜。但這只是開始，為解決抗涌流能力不足的問題，團(tuán)隊(duì)在電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上展開了“微雕”工作。

實(shí)驗(yàn)室里，工程師們拿著放大鏡，反復(fù)觀察電極端面的接觸情況。“為什么噴金材料與電極總是接觸不牢固？”李軍山在一次深夜研討會(huì)上拋出問題。

經(jīng)過連續(xù)一周的頭腦風(fēng)暴與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，他們創(chuàng)新性地提出邊緣加厚和波浪邊金屬化膜設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)谝黄捎眯略O(shè)計(jì)的電極樣品誕生時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員們圍在檢測(cè)儀器前，屏住呼吸。隨著檢測(cè)數(shù)據(jù)不斷刷新，接觸面積增大了40%，抗涌流能力顯著提升，大家激動(dòng)得擊掌歡呼，眼中閃爍著希望的光芒。

金屬化電極蒸鍍質(zhì)量控制：與原子“對(duì)話”的藝術(shù)。金屬與薄膜介質(zhì)間巨大的性能差異，讓金屬化電極蒸鍍成為又一難題。蒸鍍過程中，金屬層不連續(xù)、易擊穿、黏合不良等問題層出不窮。

為解決這些問題，團(tuán)隊(duì)如同與原子“對(duì)話”，不斷摸索最佳工藝。他們嘗試合金沉積技術(shù)，在真空鍍膜設(shè)備前一守就是十幾個(gè)小時(shí)。在設(shè)備的轟鳴聲中，技術(shù)人員緊盯屏幕上的數(shù)據(jù)變化，調(diào)整著各種參數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)通過特定的合金比例和沉積速度，能抑制島狀生長(zhǎng)模式，使金屬層呈現(xiàn)平滑二維生長(zhǎng)時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室沸騰了。

但他們并未止步，為增強(qiáng)金屬膜與介質(zhì)的黏合，又引入真空等離子預(yù)處理技術(shù)。一次實(shí)驗(yàn)中，工程師小王的手被等離子體輕微灼傷，但他簡(jiǎn)單處理后又回到崗位，“這點(diǎn)傷不算什么，技術(shù)突破才是大事?！?/p>

低接觸電阻過渡電極形成：“搭橋”破解連接難題。引出電極與金屬化膜電極的連接問題，像一座橫亙?cè)趫F(tuán)隊(duì)面前的大山。接觸不良、氧化、電阻增大等問題，導(dǎo)致電容器頻繁失效。

團(tuán)隊(duì)決定采用多元合金在保護(hù)氣體氛圍下形成無氧化金屬顆粒噴涂過渡電極技術(shù)。在嘗試過程中，合金成分的配比成為關(guān)鍵。一個(gè)深夜，團(tuán)隊(duì)成員們圍在實(shí)驗(yàn)臺(tái)前，對(duì)新配比的合金進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)檢測(cè)到連接牢固度大幅提升，等效串聯(lián)電阻降低了30%時(shí)，李軍山眼中滿是欣慰，“我們終于為電極連接搭好了這座‘橋’?！?/p>

多芯組并聯(lián)與母排技術(shù)優(yōu)化：“拼圖”拼出集成新高度。DC-Link薄膜電容對(duì)大容量、低電感的要求，促使團(tuán)隊(duì)在多芯組并聯(lián)和母排技術(shù)上尋求突破。他們?nèi)缤磮D大師，將各個(gè)技術(shù)模塊精準(zhǔn)拼接。

在研究多芯組并聯(lián)技術(shù)時(shí)，團(tuán)隊(duì)遇到了電流分配不均的問題。為解決這個(gè)難題，成員們?nèi)找箠^戰(zhàn)，繪制了無數(shù)張電路圖，進(jìn)行了上百次模擬實(shí)驗(yàn)。最終，通過獨(dú)特的組合方式和電流分配算法，實(shí)現(xiàn)了電流的均勻分配。而在高載流低電感匯流疊層母排設(shè)計(jì)中，工程師們不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)，每一次尺寸的微調(diào)、材料的更換，都凝聚著他們的智慧與汗水。當(dāng)?shù)谝惶诐M足要求的母排樣品誕生時(shí)，整個(gè)項(xiàng)目迎來了重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜的拼搏，李軍山團(tuán)隊(duì)終于迎來了收獲的時(shí)刻。他們研發(fā)的高壓薄膜電容器，儲(chǔ)能密度相比傳統(tǒng)產(chǎn)品提升了3倍，在80℃高溫和-30℃低溫環(huán)境下，依然能穩(wěn)定運(yùn)行，故障率降低了80%；等效串聯(lián)電阻大幅降低，dv/dt值提升了5倍，完美適應(yīng)新能源汽車快速充放電的需求。這些技術(shù)突破，徹底改變了七星電子的命運(yùn)，也為我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)注入了強(qiáng)大動(dòng)力。國(guó)內(nèi)多家新能源汽車廠商紛紛拋來橄欖枝，產(chǎn)品市場(chǎng)占有率從不足10%迅速提升至35%。

如今，走進(jìn)七星電子的生產(chǎn)車間，自動(dòng)化生產(chǎn)線高效運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)個(gè)高性能的高壓薄膜電容器不斷下線。而在研發(fā)大樓里，李軍山團(tuán)隊(duì)又開始了新的征程，向著更高性能的電容器技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)。他們的故事，是中國(guó)科研人員勇攀技術(shù)高峰的縮影，也為我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的崛起寫下了濃墨重彩的一筆。

來源：省院士專家服務(wù)中心

責(zé)編：葉　揚(yáng)

美編：陳路漫

一審：何百岳

二審：方佳佳

三審：王陸軍