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電介質儲能材料領域最新進展

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年03月29日  

近日,中國科學院深圳先進技術研究院先進材料科學與工程研究所(籌)在電介質儲能材料領域獲得新進展。該研究通過對填料粒子的設計,將具有高介電常數的鈦酸鋇粒子與具有高擊穿強度、高熱導率的氮化硼納米片進行結合,形成特殊結構的復合粒子,與聚合物復合后可顯著提高復合材料的擊穿強度和介電儲能性能。相關論文以SignificantlyEnhancedElectrostaticEnergyStoragePerformanceofFlexiblePolymerCompositesbyIntroducingHighlyInsulating-FerroelectricMicrohybridsasFillers(《高絕緣-鐵電復合微粒顯著提高柔性聚合物復合材料的靜電儲能性能》)為題發表在AdvancedEnergyMaterials(《先進能源材料》,2018,1803204)上。高級工程師羅遂斌為第一作者,研究員于淑會和孫蓉為通訊作者。

電介質儲能技術具有異常快的能量轉換速率,同時具有工作時間長以及環境友好等特點,目前已經在現代電子電力工業如可穿戴電子、混合動力汽車、武器系統等領域得到廣泛應用。隨著電子器件向小型化和高性能化方向的發展,迫切需要具有高儲能密度的電介質材料。

為此,研究團隊將氮化硼納米片(BNNS)與鈦酸鋇(BT)納米顆粒的分散液進行混合和抽濾后,在較高溫度下處理,一定程度上熔融的BNNS將BT顆粒緊密包覆,形成復合顆粒BT@BN。結合氮化硼的高絕緣性和鈦酸鋇的高介電常數,降低PVDF復合材料的空間電荷密度和電流密度,增強鈦酸鋇的極化,獲得擊穿強度(PVDF基體的1.76倍)和電位移(580kV/mm時電位移為9.3μC/cm2)的顯著提高,得到高儲能密度(17.6J/cm3,PVDF基體的2.8倍)電介質儲能材料。

該研究工作得到國家自然科學基金、科技部、廣東省產學研、先進院優青項目等資助。

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